جوجل DeepMind
CQIF ، DAMTP ، جامعة كامبريدج ، المملكة المتحدة
تجد هذه الورقة مثيرة للاهتمام أو ترغب في مناقشة؟ Scite أو ترك تعليق على SciRate.
ملخص
يعد إعداد الحالة الكمومية مكونًا مهمًا لخوارزميات الكم الأخرى ذات المستوى الأعلى ، مثل محاكاة هاميلتونيان ، أو لتحميل التوزيعات في جهاز كمي لاستخدامه على سبيل المثال في سياق مهام التحسين مثل التعلم الآلي. بدءًا من طريقة "الصندوق الأسود" العامة التي ابتكرها جروفر في عام 2000 ، والتي تستخدم تضخيم السعة لتحميل معاملات محسوبة بواسطة أوراكل ، كانت هناك سلسلة طويلة من النتائج والتحسينات بشروط إضافية مختلفة على السعات المراد تحميلها ، وبلغت ذروتها في عمل ساندرز وآخرون الذي يتجنب كل العمليات الحسابية تقريبًا أثناء مرحلة الإعداد.
في هذا العمل ، قمنا ببناء مخطط تحميل محسّن لحالة الصندوق الأسود يمكن من خلاله تحميل مجموعات مختلفة مهمة من المعاملات بشكل أسرع بكثير من جولات تضخيم السعة بالدولار O (sqrt N) $ ، حتى $ O (1) $ كثير. نحقق ذلك من خلال متغيرين من خوارزميتنا. يستخدم الأول تعديلاً للوراكل من Sanders et al. ، والذي يتطلب عددًا أقل من ancillas ($ log_2 g $ مقابل $ g + 2 $ في دقة البت $ g $) ، وعدد أقل من العمليات بخلاف Clifford لكل جولة تضخيم السعة داخل سياق خوارزمية لدينا. يستخدم الثاني نفس الوسيطة ، ولكن بتكلفة متزايدة قليلاً من حيث ancillas ($ g + log_2g $) والعمليات غير التابعة لـ Clifford لكل جولة تضخيم. نظرًا لأن عدد جولات تضخيم السعة يدخل كعامل مضاعف ، ينتج عن مخطط تحميل حالة الصندوق الأسود لدينا تسريعًا أسيًا مقارنة بالطرق السابقة. يترجم هذا التسريع إلى ما وراء علبة الصندوق الأسود.
ملخص شعبي
في هذا العمل ، نقوم بتحسين روتين المضيف ، من خلال تقليل عدد الاستعلامات الضرورية بشكل كبير إلى الصندوق الأسود ، مما يؤدي إلى تسريع يصل إلى الأسي - بشكل طبيعي اعتمادًا على البيانات المراد تحميلها ، ولكن النتائج تحمل نطاقًا واسعًا من الواقعية مجموعات البيانات أو توزيعات الفائدة. كما أننا نبتكر روتينًا فرعيًا محددًا للصندوق الأسود ، مصممًا للعمل بشكل جيد بشكل خاص مع نظام تحميل البيانات المضيفة الخاص بنا والذي يقلل بشكل أكبر من الكمية المطلوبة والبوابة العلوية.
► بيانات BibTeX
ferences المراجع
[1] غروفر "توليف التراكبات الكمومية عن طريق الحساب الكمي" رسائل المراجعة الفيزيائية 85 ، 1334-1337 (2000).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.1334
[2] يوفال ر. ساندرز ، جوان هاو لو ، أرتور شيرير ، ودومينيك دبليو بيري ، "Black-Box Quantum State Preparation بدون حساب" Physical Review Letters 122 ، 020502 (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.020502
[3] آرام دبليو هارو ، أفيناتان هسيديم ، وسيث لويد ، "خوارزمية الكم لأنظمة المعادلات الخطية" فيزيكال ريفيو ليترز 103 ، 150502 (2009).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502
أرخايف: 0811.3171
[4] جوليا كيمبي "مناحي الكم العشوائي - نظرة عامة تمهيدية" الفيزياء المعاصرة 44 ، 307-327 (2003).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1080 / 00107151031000110776
أرخايف: 0303081
[5] Miklos Santha "خوارزميات البحث القائمة على المشي الكمي" نظرية وتطبيقات نماذج الحساب 31-46 (2008).
https://doi.org/10.1007/978-3-540-79228-4_3
http://link.springer.com/10.1007/978-3-540-79228-4%7B%5C_%7D3
[6] دومينيك دبليو بيري وأندرو إم تشايلدز "الصندوق الأسود لمحاكاة هاميلتونيان والتنفيذ الأحادي" (2009).
الشبكي: / / doi.org/ 10.26421 / QIC12.1-2
أرخايف: 0910.4157
[7] فرناندو جي إس إل برانداو ، وأمير كاليف ، وتونغيانغ لي ، وسيدريك ين يو لين ، وكريستا م.
الشبكي: / / doi.org/ 10.4230 / LIPIcs.ICALP.2019.27
أرخايف: 1710.02581
[8] سيرجي برافي ، وألكسندر كليش ، وروبرت كونيغ ، ويوجين تانغ ، "العقبات التي تعترض استعداد الدولة والتحسين المتغير من حماية التماثل" (2019).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.260505
أرخايف: 1910.08980
[9] دومينيك دبليو بيري ، أندرو إم تشايلدز ، وروبن كوثاري ، "محاكاة هاميلتونية مع الاعتماد الأمثل تقريبًا على جميع المعلمات" (2015).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1109 / FOCS.2015.54
أرخايف: 1501.01715
[10] ن كودي جونز ، وجيمس د. ويتفيلد ، وبيتر إل ماكماهون ، ومان هونغ يونغ ، ورودني فان ميتر ، وآلان أسبورو-جوزيك ، ويوشيهيسا ياماموتو ، "محاكاة كيمياء الكم بشكل أسرع على أجهزة الكمبيوتر الكمومية المتسامحة مع الأخطاء" New Journal of Physics 14 ، 115023 (2012).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/14/11/115023
أرخايف: 1204.0567
[11] Andrei N. Soklakovand Rüdiger Schack "إعداد الحالة الفعال لسجل البتات الكمومية" المراجعة الفيزيائية A 73 ، 012307 (2006).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.012307
[12] Martin Pleschand Časlav Brukner "إعداد الحالة الكمومية مع تحلل البوابة العالمية" مراجعة فيزيائية أ 83 ، 032302 (2011).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032302
أرخايف: 1003.5760
[13] ميكو موتونن ، وجها ج.فارتياينن ، وفيل بيرغولم ، ومارتي إم سالوما ، "تحويل الحالات الكمومية باستخدام دوران متحكم فيه بشكل موحد". المشاة. شركات 5 ، 467 (2004).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 0407010
أرخايف: 0407010
[14] إسرائيل إف أروجو ، دانيال ك.بارك ، فرانشيسكو بتروشيوني ، وأدينيلتون ج.دا سيلفا ، "خوارزمية فرق تسد لإعداد الحالة الكمية" (2020).
https://doi.org/10.1038/s41598-021-85474-1
أرخايف: 2008.01511
[15] Lov Groverand Terry Rudolph "إنشاء تراكبات تتوافق مع توزيعات احتمالية قابلة للتكامل بكفاءة" (2002).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 0208112
أرخايف: 0208112
[16] أندرو إم تشايلدز "حول العلاقة بين السير الكمي المستمر والمتقطع في الزمن" الاتصالات في الفيزياء الرياضية 294 ، 581-603 (2009).
https://doi.org/10.1007/s00220-009-0930-1
[17] كريستا زوفال وأوريلين لوتشي وستيفان وورنر ، "شبكات الخصومة التوليدية الكمية للتعلم وتحميل التوزيعات العشوائية" npj Quantum Information (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0223-2
أرخايف: 1904.00043
[18] مايكل إيه نيلسناند إسحاق إل تشوانج "الحساب الكمي والمعلومات الكمومية" مطبعة جامعة كامبريدج (2010).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667
http://books.google.com/books?id=-s4DEy7o-a0C%7B%5C&%7Dpgis=1%20http://ebooks.cambridge.org/ref/id/CBO9780511976667
[19] Theodore J. Yoder، Guang Hao Low، and Isaac L. Chuang، "Fixed-Point Quantum Search with the Optimal Number of Queries" Physical Review Letters 113، 210501 (2014).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.210501
[20] Steven A. Cuccaro ، Thomas G. Draper ، Samuel A. Kutin ، and David Petrie Moulton ، "دائرة إضافة جديدة للتموج الكمي" (2004).
https: / / doi.org/10.48550 / arXiv.quant-ph / 0410184
أرخايف: 0410184
[21] كريج جيدني "خفض تكلفة إضافة الكم إلى النصف" كوانتوم 2 ، 74 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-06-18-74
أرخايف: 1709.06648
[22] Yong He و Ming-Xing Luo و E. Zhang و Hong-Ke Wang و Xiao-Feng Wang ، "تحلل n-qubit Toffoli Gates مع تعقيد الدائرة الخطية" المجلة الدولية للفيزياء النظرية 56 ، 2350-2361 (2017).
https://doi.org/10.1007/s10773-017-3389-4
[23] John A. Smolinand David P. DiVincenzo "خمسة بوابات كمية ثنائية البت كافية لتنفيذ بوابة فريدكين الكمومية" مراجعة فيزيائية أ 53 ، 2855-2856 (1996).
الشبكي: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2855
[24] Quantum AI Lab Google و Frank Arute و Kunal Arya و Ryan Babbush و Dave Bacon و Joseph C. Bardin و Rami Barends و Rupak Biswas و Sergio Boixo و Fernando GSL Brandao و David A. Buell و Brian Burkett و Yu Chen و Zijun Chen و Ben كيارو ، روبرتو كولينز ، ويليام كورتني ، أندرو دونسورث ، إدوارد فارهي ، بروكس فوكسين ، أوستن فاولر ، كريج جيدني ، ماريسا جوستينا ، روب جراف ، كيث غيرين ، ستيف هابيجر ، ماثيو بي هاريجان ، مايكل جي هارتمان ، آلان هو ، ماركوس هوفمان ، ترينت هوانج ، ترافيس س. هامبل ، سيرجي في إيساكوف ، إيفان جيفري ، زانج جيانج ، دفير كافري ، كوستيانتين كيشيدجي ، جوليان كيلي ، بول ف.كليموف ، سيرجي كنيش ، ألكسندر كوروتكوف ، فيدور كوستريتسا ، ديفيد لاندهويس ، مايك ليندمارك ، إريك لوسيرو ، دميتري لياخ ، سالفاتور ماندرا ، جارود آر ماكلين ، ماثيو ماكوين ، أنتوني ميجرانت ، شياو مي ، كريستل ميشيلسن ، مسعود محسني ، جوش موتوس ، عوفر نعمان ، ماثيو نيلي ، تشارلز نيل ، مورفي يوزين نيو ، إريك أوستبي ، أندريه بيتوخوف ، جون سي بلات ، كريس كوينتانا ، إليانور ج.ريفيل ، بيدرام روشان ، نيكولاسسي.روبين ، دانيال سانك ، كيفن ج.ساتزينغر ، فاديم سميليانسكي ، كيفن ج.سونغ ، ماثيو دي تريفيثيك ، أميت فينسنشر ، بنيامين فيلالونجا ، ثيودور وايت ، ز. جيمي ياو ، بينغ يه ، آدم زلكمان ، هارتموت نيفين ، جون إم . Martinis و Quantum AI Lab Google و Frank Arute و Kunal Arya و Ryan Babbush و Dave Bacon و Joseph C. Bardin و Rami Barends و Rupak Biswas و Sergio Boixo و Fernando GSL Brandao و David A. Buell و Brian Burkett و Yu Chen و Zijun تشين ، بن كيارو ، روبرتو كولينز ، ويليام كورتني ، أندرو دونسورث ، إدوارد فارهي ، بروكس فوكس ، أوستن فاولر ، كريج جيدني ، ماريسا جوستينا ، روب جراف ، كيث غيرين ، ستيف هابيجر ، ماثيو بي هاريجان ، مايكل جي هارتمان ، آلان هو ، ماركوس هوفمان ، ترينت هوانج ، ترافيس س. همبل ، سيرجي في إيساكوف ، إيفان جيفري ، زانج جيانج ، دفير كافري ، كوستيانتين كيشيدجي ، جوليان كيلي ، بول ف كليموف ، سيرجي كنيش ، ألكسندر كوروتكوف ، فيدور كوستريتسا ، ديفيد لاندهويس ، مايك ليندمارك ، إريك لوسيرو ، دميتري لياخ ، سالفاتور ماندرا ، جارود آر ماكلين ، ماثيو ماكيوين ، أنتوني ميغران تي ، شياو مي ، كريستل ميشيلسن ، مسعود محسني ، جوش موتوس ، عوفر نعمان ، ماثيو نيلي ، تشارلز نيل ، مورفي يوزين نيو ، إريك أوستبي ، أندريه بيتوخوف ، جون سي بلات ، كريس كوينتانا ، إليانور ج.ريفيل ، بيدرام روشان ، نيكولاس سي.روبن ، ودانييل سانك ، وكيفن ج.ساتزينغر ، وفاديم سميليانسكي ، وكيفن ج.سونغ ، وماثيو دي تريفيثيك ، وأميت فينسنشر ، وبنجامين فيلالونجا ، وثيودور وايت ، وزي.جيمي ياو ، وبينغ يه ، وآدم زلكمان ، وهارتموت نيفين ، وجون مارتينيس ، "التفوق الكمي باستخدام معالج فائق التوصيل قابل للبرمجة" Nature 574، 505-510 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
http: / / www.nature.com/ articles / s41586-019-1666-5
[25] آشلي مونتانارو "البحث الكمي مع النصيحة" 1-14 (2009).
أرخايف: 0908.3066
دليلنا يستخدم من قبل
[1] Kouhei Nakaji و Shumpei Uno و Yohichi Suzuki و Rudy Raymond و Tamiya Onodera و Tomoki Tanaka و Hiroyuki Tezuka و Naoki Mitsuda و Naoki Yamamoto ، "ترميز السعة التقريبي في الدوائر الكمومية الضحلة وتطبيقها على مؤشرات السوق المالية" ، بحوث المراجعة البدنية 4 2، 023136 (2022).
[2] Weiwen Jiang و Jinjun Xiong و Yiyu Shi ، "إطار تصميم مشترك للشبكات العصبية والدوائر الكمومية من أجل ميزة الكم" ، اتصالات الطبيعة 12 ، 579 (2021).
[3] فلاديمير فارغاس كالديرون ، فابيو أ. غونزاليس ، وهربرت فينك بوسادا ، "التصنيف الخالي من التحسين وتقدير الكثافة باستخدام الدوائر الكمية" ، أرخايف: 2203.14452.
[4] غابرييل مارين سانشيز ، وخافيير غونزاليس كوندي ، وميكيل سانز ، "خوارزميات الكم لتحميل الوظيفة التقريبي" ، أرخايف: 2111.07933.
[5] Shengbin Wang ، و Zhimin Wang ، و Guolong Cui ، و Lixin Fan ، و Shangshang Shi ، و Ruimin Shang ، و Wendong Li ، و Zhiqiang Wei ، و Yongjian Gu ، "حساب سعة الكم" ، أرخايف: 2012.11056.
[6] ب. ديفيد كلادر ، وألكساندر إم دالزيل ، ونيكيتاس ستاماتوبولوس ، وغرانت سالتون ، وماريو بيرتا ، وويليام ج. أرخايف: 2206.03505.
[7] M. Yu Kirillin و AV Priezzhev و J. Hast و Risto Myllylä ، "تطبيقات الليزر وموضوعات أخرى في الإلكترونيات الكمية: محاكاة مونت كارلو للمسح الضوئي للورق في التصوير المقطعي للتماسك البصري" ، إلكترونيات الكم 36 2 ، 174 (2006).
[8] Shengbin Wang ، و Zhimin Wang ، و Guolong Cui ، و Shangshang Shi ، و Ruimin Shang ، و Lixin Fan ، و Wendong Li ، و Zhiqiang Wei ، و Yongjian Gu ، "إعداد سريع للحالة الكمية للصندوق الأسود على أساس مزيج خطي من الوحدويين" ، معالجة المعلومات الكمية 20 8 ، 270 (2021).
[9] راؤول هيز ، باتريشيا بيكرت ، وأستريد إليسا نيدرل ، "تمثيل أشجار التصنيف الثنائية بسمات ثنائية بواسطة الدوائر الكمومية" ، أرخايف: 2108.13207.
[10] Weiwen Jiang و Jinjun Xiong و Yiyu Shi ، "عندما يلتقي التعلم الآلي بأجهزة الكمبيوتر الكمومية: دراسة حالة" ، أرخايف: 2012.10360.
[11] Tiago ML de Veras ، و Leon D. da Silva ، و Adenilton J. da Silva ، "إعداد الحالة الكمية المتناثرة المزدوجة" ، معالجة المعلومات الكمية 21 6 ، 204 (2022).
[12] DA Zimnyakov ، و LV Kuznetsova ، و OV Ushakova ، و Risto Myllylä ، "عدد خاص مخصص لتشتت الإشعاع المتعدد في الوسائط العشوائية: حول تقدير المعلمات الضوئية الفعالة للوسائط الليفية المعبأة بشكل وثيق" ، إلكترونيات الكم 37 1 ، 9 (2007).
[13] Shengbin Wang و Zhimin Wang و Runhong He و Guolong Cui و Shangshang Shi و Ruimin Shang و Jiayun Li و Yanan Li و Wendong Li و Zhiqiang Wei و Yongjian Gu ، "Black-Box Quantum State Preparation مع معاملات معكوسة" ، أرخايف: 2112.05937.
الاستشهادات المذكورة أعلاه من إعلانات ساو / ناسا (تم آخر تحديث بنجاح 2022-08-04 12:34:11). قد تكون القائمة غير كاملة نظرًا لأن جميع الناشرين لا يقدمون بيانات اقتباس مناسبة وكاملة.
لا يمكن أن تجلب استشهد تبادل البيانات أثناء آخر محاولة 2022-08-04 12:34:09: لا يمكن جلب البيانات المستشهد بها من 10.22331 / q-2022-08-04-773 من Crossref. هذا أمر طبيعي إذا تم تسجيل DOI مؤخرًا.
نشرت هذه الورقة في الكم تحت نسبة المشاع الإبداعي 4.0 الدولية (CC BY 4.0) رخصة. يظل حقوق الطبع والنشر مع مالكي حقوق الطبع والنشر الأصليين مثل المؤلفين أو مؤسساتهم.
