1Fachbereich Physik and Dahlem Center for Complex Quantum Systems, Freie Universität Berlin, Arnimallee 14, 14195 Berlin, Germany
2دانشگاه نورث ایسترن لندن، دوون هاوس، اسکله سنت کاترین، لندن، E1W 1LP، بریتانیا
3کالج علوم کامپیوتر خوری، دانشگاه نورث ایسترن، خیابان هانتینگتون 440، 202 West Village H بوستون، MA 02115، ایالات متحده آمریکا
4NIC، DESY Zeuthen، Platanenallee 6، 15738 Zeuthen، آلمان
این مقاله را جالب می دانید یا می خواهید بحث کنید؟ SciRate را ذکر کنید یا در SciRate نظر بدهید.
چکیده
کنترل پذیری اپراتور به توانایی اجرای یک واحد دلخواه در SU(N) اشاره دارد و یک پیش نیاز برای محاسبات کوانتومی جهانی است. از تست های کنترل پذیری می توان در طراحی دستگاه های کوانتومی برای کاهش تعداد کنترل های خارجی استفاده کرد. با این حال، استفاده عملی آنها با مقیاس نمایی تلاش عددی آنها با تعداد کیوبیت ها مختل می شود. در اینجا، ما یک الگوریتم ترکیبی کوانتومی-کلاسیک بر اساس یک مدار کوانتومی پارامتری شده طراحی میکنیم. ما نشان میدهیم که قابلیت کنترل به تعداد پارامترهای مستقل مرتبط است، که میتوان با تحلیل بیان ابعادی به دست آورد. ما کاربرد الگوریتم را برای آرایههای کیوبیت با کوپلینگهای نزدیکترین همسایه و کنترلهای محلی مثال میزنیم. کار ما یک رویکرد سیستماتیک برای طراحی با منابع کارآمد تراشههای کوانتومی ارائه میکند.
خلاصه محبوب
در اینجا ما یک آزمون ترکیبی کوانتومی کلاسیک را ارائه میکنیم که اندازهگیریهای یک دستگاه کوانتومی و محاسبات کلاسیک را ترکیب میکند. الگوریتم ما مبتنی بر مفهوم مدارهای کوانتومی پارامتریک است، همتای کوانتومی مدارهای بولی که در آن برخی از گیتهای منطقی به پارامترهای مختلفی بستگی دارند. ما از تجزیه و تحلیل بیان ابعادی برای شناسایی تمام پارامترهای موجود در مدار که اضافی هستند و قابل حذف هستند استفاده می کنیم. ما نشان میدهیم که برای هر آرایه کیوبیت، یک مدار کوانتومی پارامتریک میتواند تعریف شود به طوری که تعداد پارامترهای مستقل کنترلپذیری سیستم کوانتومی اصلی را منعکس کند.
امیدواریم این آزمایش ابزار مفیدی برای مطالعه این مدارها و طراحی دستگاههای کوانتومی قابل کنترلی باشد که میتوانند در ابعاد بزرگتر مقیاس شوند.
► داده های BibTeX
◄ مراجع
[1] مایکل آ نیلسن و آیزاک ال چوانگ. محاسبات کوانتومی و اطلاعات کوانتومی انتشارات دانشگاه کمبریج. (2010).
https://doi.org/10.1017/CBO9780511976667
[2] فیلیپ کرانتز، مورتن کیارگارد، فی یان، تری پی اورلاندو، سیمون گوستاوسون و ویلیام دی الیور. "راهنمای یک مهندس کوانتومی برای کیوبیت های ابررسانا". بررسی های فیزیک کاربردی 6 (2019).
https://doi.org/10.1063/1.5089550
[3] خوان خوزه گارسیا ریپول. اطلاعات کوانتومی و اپتیک کوانتومی با مدارهای ابررسانا انتشارات دانشگاه کمبریج. (2022).
https://doi.org/10.1017/9781316779460
[4] فرناندو گاگو-انسیناس، مونیکا لیبشر و کریستین کخ. "آزمون نمودار کنترل پذیری در آرایه های کیوبیت: روشی سیستماتیک برای تعیین حداقل تعداد کنترل های خارجی". علوم و فناوری کوانتومی 8, 045002 (2023).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/ace1a4
[5] دومنیکو دی الساندرو "مقدمه ای بر کنترل کوانتومی و دینامیک". پرس CRC. (2021).
https://doi.org/10.1201/9781003051268
[6] کریستین پی کوخ، اوگو بوسکاین، توماسو کالارکو، گونتر دیر، استفان فیلیپ، استفن جی گلسر، رونی کوسلوف، سیمون مونتانژرو، توماس شولت-هربروگن، دومینیک سوگنی و فرانک کی ویلهلم. کنترل بهینه کوانتومی در فناوری های کوانتومی. گزارش استراتژیک در مورد وضعیت فعلی، چشم انداز و اهداف تحقیق در اروپا. EPJ Quantum Technol. 9، 19 (2022).
https://doi.org/10.1140/epjqt/s40507-022-00138-x
[7] استفن جی. گلاسر، اوگو بوسکاین، توماسو کالارکو، کریستین پی کوخ، والتر کوکنبرگر، رونی کوسلوف، ایلیا کوپروف، بورکارد لوی، سوفی شیرمر، توماس شولت-هربروگن، دی. سوگنی و فرانک کی ویلهلم. آموزش گربه شرودینگر: کنترل بهینه کوانتومی. گزارش استراتژیک در مورد وضعیت فعلی، چشم انداز و اهداف تحقیق در اروپا. EPJ D 69, 279 (2015).
https://doi.org/10.1140/epjd/e2015-60464-1
[8] فرانچسکا آلبرتینی و دومنیکو دی الساندرو. "ساختار جبر دروغ و قابلیت کنترل سیستم های اسپین". جبر خطی و کاربردهای آن 350، 213-235 (2002).
https://doi.org/10.1016/S0024-3795(02)00290-2
[9] U. Boscain، M. Caponigro، T. Chambrion و M. Sigalotti. "یک شرایط طیفی ضعیف برای کنترل پذیری معادله شرودینگر دوخطی با کاربرد برای کنترل یک مولکول مسطح چرخان". Comm. ریاضی. فیزیک 311، 423-455 (2012).
https://doi.org/10.1007/s00220-012-1441-z
[10] اوگو بوسکاین، مارکو کاپونیگرو و ماریو سیگالوتی. معادله شرودینگر چند ورودی: قابلیت کنترل، ردیابی و کاربرد در تکانه زاویه ای کوانتومی. مجله معادلات دیفرانسیل 256، 3524-3551 (2014).
https://doi.org/10.1016/j.jde.2014.02.004
[11] S. G. Schirmer، H. Fu و A. I. Solomon. "قابلیت کنترل کامل سیستم های کوانتومی". فیزیک Rev. A 63, 063410 (2001).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.63.063410
[12] H Fu، S G Schirmer، و A I Solomon. "قابلیت کنترل کامل سیستم های کوانتومی سطح محدود". مجله فیزیک الف: ریاضی و عمومی 34، 1679 (2001).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/34/8/313
[13] کلودیو آلتافینی. "قابلیت کنترل سیستم های مکانیکی کوانتومی با تجزیه فضای ریشه su(n)". مجله فیزیک ریاضی 43، 2051–2062 (2002).
https://doi.org/10.1063/1.1467611
[14] یوجنیو پوتزولی، مونیکا لیبشر، ماریو سیگالوتی، اوگو بوسکاین و کریستین پی کوخ. "جبر دروغ برای زیر سیستم های چرخشی یک بالای نامتقارن رانده". J. Phys. ج: ریاضی نظریه. 55, 215301 (2022).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac631d
[15] توماس چمبریون، پائولو میسون، ماریو سیگالوتی و اوگو بوسکاین. "کنترل پذیری معادله شرودینگر گسسته طیف رانده شده توسط یک میدان خارجی". Annales de l'Institut Henri Poincaré C 26, 329–349 (2009).
https://doi.org/10.1016/j.anihpc.2008.05.001
[16] نبیله بوسهید، مارکو کاپونیگرو و توماس چمبریون. "سیستم های جفت شده ضعیف در کنترل کوانتومی". IEEE Trans. خودکار. کنترل 58، 2205-2216 (2013).
https://doi.org/10.1109/TAC.2013.2255948
[17] مونیکا لیبشر، یوجنیو پوتزولی، کریستوبال پرز، ملانی شنل، ماریو سیگالوتی، اوگو بوسکاین و کریستین پی کوخ. "کنترل کوانتومی کامل انتقال حالت انتخابی انانتیومر در مولکول های کایرال علیرغم انحطاط". فیزیک ارتباطات 5، 1-16 (2022).
https://doi.org/10.1038/s42005-022-00883-6
[18] آلبرتو پروزو، جارود مککلین، پیتر شادبولت، من-هنگ یونگ، شیائو-چی ژو، پیتر جی لاو، آلان آسپورو-گوزیک، و جرمی ال اوبرین. حلکننده ارزش ویژه متغیر در یک پردازنده کوانتومی فوتونیک. ارتباطات طبیعت 5، 4213 (2014).
https://doi.org/10.1038/ncomms5213
[19] جارود آر مککلین، جاناتان رومرو، رایان بابوش و آلان آسپورو-گوزیک. "نظریه الگوریتم های کوانتومی-کلاسیک ترکیبی تنوع". مجله جدید فیزیک 18, 023023 (2016).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/18/2/023023
[20] جان پرسکیل. محاسبات کوانتومی در عصر نسق و فراتر از آن Quantum 2, 79 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-08-06-79
[21] لنا فونکه، توبیاس هارتانگ، کارل یانسن، استفان کون و پائولو استورناتی. "تحلیل بیان ابعادی مدارهای کوانتومی پارامتری". Quantum 5, 422 (2021).
https://doi.org/10.22331/q-2021-03-29-422
[22] لنا فونکه، توبیاس هارتانگ، کارل یانسن، استفان کون، مانوئل اشنایدر و پائولو استورناتی. "تحلیل بیان ابعادی، بهترین خطاهای تقریب، و طراحی خودکار مدارهای کوانتومی پارامتریک" (2021).
[23] کلودیو آلتافینی. "قابلیت کنترل سیستم های مکانیکی کوانتومی با تجزیه فضای ریشه su (n)". مجله فیزیک ریاضی 43، 2051–2062 (2002).
https://doi.org/10.1063/1.1467611
[24] فرانچسکا آلبرتینی و دومنیکو دی الساندرو. "مفاهیم کنترل پذیری برای سیستم های کوانتومی چند سطحی دوخطی". IEEE Transactions on Automatic Control 48, 1399–1403 (2003).
https://doi.org/10.1109/TAC.2003.815027
[25] SG Schirmer، ICH Pullen، و AI Solomon. "شناسایی جبرهای دروغ دینامیکی برای سیستم های کنترل کوانتومی سطح محدود". مجله فیزیک الف: ریاضی و عمومی 35، 2327 (2002).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/35/9/319
[26] مارکو سرزو، اندرو آراسمیت، رایان بابوش، سایمون سی بنجامین، سوگورو اندو، کیسوکه فوجی، جارود آر مککلین، کوسوکه میتارای، شیائو یوان، لوکاس سینسیو، و همکاران. الگوریتم های کوانتومی متغیر Nature Reviews Physics 3، 625–644 (2021).
https://doi.org/10.1038/s42254-021-00348-9
[27] سوکین سیم، پیتر دی جانسون، و آلان آسپورو-گوزیک. «قابلیت بیان و درهمتنیدگی مدارهای کوانتومی پارامتری برای الگوریتمهای کوانتومی-کلاسیک ترکیبی». Advanced Quantum Technologies 2, 1900070 (2019).
https://doi.org/10.1002/qute.201900070
[28] لوکاس فردریش و یوناس مازیرو "وابستگی غلظت تابع هزینه کوانتومی به بیان پارامترسازی" (2023).
https://doi.org/10.1038/s41598-023-37003-5
[29] جان ام لی و جان ام لی. "منیفولدهای صاف". اسپرینگر. (2012).
https://doi.org/10.1007/978-1-4419-9982-5_1
[30] مورتن کیارگارد، مولی ای شوارتز، یوخن برامولر، فیلیپ کرانتز، جوئل آی-جی وانگ، سیمون گوستاوسون و ویلیام دی الیور. "کیوبیت های ابررسانا: وضعیت فعلی بازی". بررسی سالانه فیزیک ماده متراکم 11، 369-395 (2020).
https://doi.org/10.1146/annurev-conmatphys-031119-050605
[31] Man-Duen Choi. "نقشه های خطی کاملا مثبت بر روی ماتریس های پیچیده". جبر خطی و کاربردهای آن 10، 285-290 (1975).
https://doi.org/10.1016/0024-3795(75)90075-0
[32] آندری جامیولکوفسکی. "تحولات خطی که ردیابی و نیمه تعریف مثبت عملگرها را حفظ می کند". گزارشات در مورد فیزیک ریاضی 3، 275-278 (1972).
https://doi.org/10.1016/0034-4877(72)90011-0
[33] ست لوید، مسعود محسنی و پاتریک ربنتروست. "تحلیل مولفه های اصلی کوانتومی". فیزیک طبیعت 10، 631-633 (2014).
https://doi.org/10.1038/nphys3029
[34] مین جیانگ، شونلونگ لو و شوانگ شوانگ فو. "دوگانگی کانال - دولت". بررسی فیزیکی A 87, 022310 (2013).
https://doi.org/10.1103/PhysRevA.87.022310
[35] آلیشیا بی مگان، کریستین آرنز، متیو دی گریس، تک سان هو، رابرت ال کوسوت، جارود آر مک کلین، هرشل ای رابیتس و موهان سارووار. "از پالس ها به مدارها و دوباره بازگشت: دیدگاه کنترل بهینه کوانتومی در الگوریتم های کوانتومی متغیر". PRX Quantum 2, 010101 (2021).
https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.2.010101
[36] نیکلاس ویتلر، فدریکو روی، کوین پک، مکس ورنینگهاوس، انوراگ ساها روی، دانیل جی ایگر، استفان فیلیپ، فرانک کی ویلهلم و شای ماخنز. "مجموعه ابزار یکپارچه برای کنترل، کالیبراسیون و مشخصهسازی دستگاههای کوانتومی اعمال شده در کیوبیتهای ابررسانا". فیزیک Rev. Appl. 15, 034080 (2021).
https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.034080
[37] جاناتان زی لو، رودریگو آ براوو، کایینگ هو، گبرمدین آ داگنیو، سوزان اف یلین و خدیجه نجفی. "یادگیری تقارن های کوانتومی با الگوریتم های متغیر کوانتومی-کلاسیک تعاملی" (2023).
[38] آلیچا دوتکیویچ، توماس ای اوبراین، و توماس شوستر. "مزیت کنترل کوانتومی در یادگیری هامیلتونی چند بدنه" (2023).
[39] Rongxin Xia و Saber Kais. "کوبیت کوبیت انفرادی و دو برابری حل ویژه کوانتومی متغیر ansatz برای محاسبات ساختار الکترونیکی". علوم و فناوری کوانتومی 6، 015001 (2020).
https://doi.org/10.1088/2058-9565/abbc74
[40] آبیناو کاندالا، آنتونیو مزاکاپو، کریستن تم، مایکا تاکیتا، مارکوس برینک، جری ام چاو و جی ام گامبتا. حل ویژه کوانتومی متغیر سخت افزاری برای مولکول های کوچک و آهنرباهای کوانتومی. Nature 549, 242-246 (2017).
https://doi.org/10.1038/nature23879
[41] Pauline J Ollitrault، Alexander Miessen، و Ivano Tavernelli. "دینامیک کوانتومی مولکولی: دیدگاه محاسبات کوانتومی". حساب های تحقیقات شیمیایی 54، 4229-4238 (2021).
https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00514
ذکر شده توسط
واکشی نشد داده های استناد شده متقاطع در آخرین تلاش 2023-12-21 12:25:23: داده های استناد شده برای 10.22331/q-2023-12-21-1214 از Crossref دریافت نشد. اگر DOI اخیراً ثبت شده باشد، طبیعی است. بر SAO/NASA Ads هیچ داده ای در مورد استناد به آثار یافت نشد (آخرین تلاش 2023-12-21 12:25:23).
این مقاله در Quantum تحت عنوان منتشر شده است Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) مجوز. حق چاپ نزد دارندگان حق چاپ اصلی مانند نویسندگان یا مؤسسات آنها باقی می ماند.
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-12-21-1214/
- :است
- :نه
- :جایی که
- ][پ
- $UP
- 001
- 1
- 10
- 11
- 12
- 13
- 14
- ٪۱۰۰
- 16
- 17
- 19
- 20
- 2001
- 2008
- 2010
- 2012
- 2013
- 2014
- 2015
- 2016
- 2017
- 2018
- 2019
- 202
- 2020
- 2021
- 2022
- 2023
- 22
- 23
- 24
- 25
- 26
- 27
- 28
- 29
- 30
- 31
- 32
- 33
- ٪۱۰۰
- 350
- 36
- 39
- 40
- 41
- 43
- 54
- 58
- 7
- 72
- 75
- 8
- 87
- 9
- a
- توانایی
- چکیده
- دسترسی
- حساب ها
- رسیدن
- پیشرفته
- مزیت - فایده - سود - منفعت
- وابستگی ها
- از نو
- AI
- AL
- الکساندر
- الگوریتم
- الگوریتم
- معرفی
- an
- تحلیل
- و
- اندرو
- گوشه دار
- سالیانه
- هر
- کاربرد
- برنامه های کاربردی
- اعمال می شود
- روش
- هستند
- صف
- AS
- کوشش
- نویسنده
- نویسندگان
- خودکار
- اتوماتیک
- خیابان
- b
- به عقب
- مستقر
- BE
- شود
- بنیامین
- برلین
- خارج از
- بوستون
- براوو
- شکستن
- لبه
- by
- کمبریج
- CAN
- قابلیت
- CAT
- مرکز
- تغییر دادن
- شیمیایی
- چیپس
- چو
- مسیحی
- با استناد به
- خوشه
- کالج
- ترکیب
- COMM
- توضیح
- مردم عادی
- ارتباطات
- پیچیده
- جزء
- محاسبه
- کامپیوتر
- محاسبه
- غلظت
- مفهوم
- ماده چگال
- شرط
- کنترل
- گروه شاهد
- حق چاپ
- هزینه
- میتوانست
- همتا
- همراه
- CRC
- جاری
- وضعیت فعلی
- دانیل
- داده ها
- دسامبر
- مشخص
- آن
- بستگی دارد
- وابستگی
- طرح
- طراحی
- طراحی
- طرح
- با وجود
- مشخص کردن
- تعیین
- دستگاه
- دستگاه ها
- پول
- مختلف
- ابعاد
- بحث و تبادل نظر
- دو برابر میشود
- رانده
- در طی
- دینامیک
- e
- E&T
- تلاش
- الکترونیکی
- مهندس
- معادلات
- عصر
- خطاهای
- ضروری است
- اتر (ETH)
- اروپا
- هر
- نمایی
- خارجی
- فدریکو
- فی
- کمی از
- رشته
- زمینه
- پیدا کردن
- برای
- یافت
- رک
- از جانب
- fu
- تابع
- گیتس
- سوالات عمومی
- هدف
- اهداف
- فضل
- شدن
- راهنمایی
- دانشگاه هاروارد
- کمک
- اینجا کلیک نمایید
- دارندگان
- امید
- خانه
- اما
- HTTPS
- هانتینگتون
- ترکیبی
- ترکیبی کوانتومی-کلاسیک
- i
- شناسایی
- IEEE
- if
- تصویر
- انجام
- مهم
- in
- مستقل
- اطلاعات
- موسسات
- تعاملی
- جالب
- بین المللی
- IT
- ITS
- جاوا اسکریپت
- يوئيل پيغمبر بني اسرائيل
- جان
- جانسون
- جاناتان
- روزنامه
- یوحنا
- کارل
- کخ
- بزرگتر
- نام
- لایه
- یادگیری
- ترک کردن
- انسوی کشتی که از باد در پناه است
- قدرت نفوذ
- مجوز
- دروغ
- مرتبط
- محلی
- منطق
- لندن
- عشق
- آهن ربا
- نقشه ها
- مارکو
- ماریو
- بناء
- ریاضی
- ریاضی
- ماده
- متی
- حداکثر
- حداکثر عرض
- مک کلین
- اندازه گیری
- مکانیکی
- ملانی
- مایکل
- دقیقه
- حد اقل
- مولکول
- حرکت
- ماه
- طبیعت
- جدید
- نیکولا
- نه
- سر و صدا
- طبیعی
- دانشگاه شمال شرقی
- عدد
- به دست آمده
- of
- الیور
- on
- باز کن
- عمل
- اپراتور
- اپراتور
- اپتیک
- بهینه
- or
- اصلی
- اورلاندو
- ما
- بسته
- صفحات
- پل
- مقاله
- پارامترهای
- پاتریک
- چشم انداز
- از پا افتادن
- فیزیکی
- فیزیک
- افلاطون
- هوش داده افلاطون
- PlatoData
- بازی
- مثبت
- ممکن
- بالقوه
- عملی
- در حال حاضر
- فشار
- اصلی
- پردازنده
- ویژگی
- ارائه
- فراهم می کند
- منتشر شده
- ناشر
- کوانتومی
- الگوریتم های کوانتومی
- محاسبات کوانتومی
- اطلاعات کوانتومی
- اپتیک کوانتومی
- سیستم های کوانتومی
- Qubit
- کیوبیت
- R
- تحقق بخشیدن
- تازه
- كاهش دادن
- منابع
- اشاره دارد
- بازتاب می دهد
- ثبت نام
- بقایای
- حذف شده
- گزارش
- گزارش ها
- نیاز
- تحقیق
- این فایل نقد می نویسید:
- بررسی
- رابرت
- ریشه
- روی
- رایان
- s
- مقیاس گذاری
- علم
- علم و تکنولوژی
- علوم
- تنظیم
- SG
- نشان
- سیم کارت
- شمعون
- پس از
- تنها
- کوچک
- برخی از
- منبع
- فضا
- طیفی
- چرخش
- دولت
- وضعیت
- استفان
- استراتژیک
- ساختار
- در حال مطالعه
- چنین
- سیستم
- سیستم های
- T
- طول می کشد
- فن آوری
- پیشرفته
- می گوید
- آزمون
- تست
- تست
- که
- La
- شان
- نظریه
- اینها
- این
- زمان
- عنوان
- به
- ابزار
- بالا
- رد
- پیگردی
- ترانس
- معاملات
- انتقال
- تحولات
- زیر
- متحد
- جهانی
- دانشگاه
- URL
- us
- استفاده کنید
- استفاده
- از طريق
- دهکده
- سند چشم انداز
- حجم
- وانگ
- می خواهم
- بود
- مسیر..
- we
- غرب
- چه
- که
- اراده
- ویلیام
- با
- مهاجرت کاری
- با این نسخهها کار
- شیائو
- سال
- یوان
- زفیرنت