גוגל DeepMind
CQIF, DAMTP, אוניברסיטת קיימברידג', בריטניה
מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.
תַקצִיר
הכנת מצב קוונטי היא מרכיב חשוב עבור אלגוריתמים קוונטיים אחרים ברמה גבוהה יותר, כגון הדמיית המילטון, או לטעינת הפצות למכשיר קוונטי לשימוש למשל בהקשר של משימות אופטימיזציה כגון למידת מכונה. החל משיטה גנרית של "קופסה שחורה" שהגה גרובר בשנת 2000, המשתמשת בהגברת משרעת למקדמי עומס המחושבים על ידי אורקל, הייתה שורה ארוכה של תוצאות ושיפורים עם תנאים נוספים שונים על המשרעות שיש לטעון, שהגיעו לשיא ב עבודתו של סנדרס וחב' הנמנעת כמעט מכל חשבון בשלב ההכנה.
בעבודה זו, אנו בונים סכימת טעינת מצב קופסה שחורה אופטימלית שבאמצעותה ניתן לטעון קבוצות חשובות שונות של מקדמים מהר יותר באופן משמעותי מאשר בסבבים של $O(sqrt N)$ של הגברה משרעת, עד רק $O(1)$ רבים. אנו משיגים זאת באמצעות שתי גרסאות של האלגוריתם שלנו. הראשון משתמש בשינוי של האורקל מ-Sanders et al., הדורש פחות אנצילות ($log_2 g$ לעומת $g+2$ בדיוק הסיביות $g$), ופחות פעולות שאינן קליפורד לכל סבב הגברה משרעת בתוך ההקשר של האלגוריתם שלנו. השני משתמש באותו אורקל, אבל בעלות מעט מוגדלת במונחים של אנצילוס ($g+log_2g$) ופעולות שאינן קליפורד לכל סבב הגברה. כאשר מספר סבבי הגברה המשרעת נכנס כגורם מכפל, ערכת טעינת מצב הקופסה השחורה שלנו מניבה מהירות של עד אקספוננציאלית בהשוואה לשיטות קודמות. המהירות הזו מתורגמת מעבר למארז הקופסה השחורה.
סיכום פופולרי
בעבודה זו, אנו משפרים את שגרת המארח, על ידי הפחתה משמעותית של מספר השאילתות הנחוצות לקופסה השחורה, ומניבים מהירות של עד אקספוננציאלית - כמובן תלוי בנתונים שיועלו, אך התוצאות מתקיימות עבור מגוון רחב של מציאותיות מערכי נתונים או הפצות של עניין. בנוסף, אנו מתכננים תת-שגרה ספציפית של קופסה שחורה, המותאמת לעבודה טובה במיוחד עם ערכת טעינת הנתונים המארח שלנו, אשר מפחיתה עוד יותר את ה-Qubit והשער הנדרשים.
► נתוני BibTeX
► הפניות
[1] Lov K. Grover "סינתזה של סופרפוזיציות קוונטיות על ידי חישוב קוונטי" מכתבי סקירה פיזיקלית 85, 1334-1337 (2000).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.85.1334
[2] יובל ר. סנדרס, גואנג האו לואו, ארתור שרר ודומיניק וו. ברי, "הכנת מצב קוונטי של הקופסה השחורה ללא אריתמטיקה" מכתבי סקירה פיזית 122, 020502 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.020502
[3] ארם וו. הארו, אבינתן חסידים וסת לויד, "אלגוריתם קוונטי למערכות ליניאריות של משוואות" מכתבי סקירה פיזיקלית 103, 150502 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.150502
arXiv: 0811.3171
[4] ג'וליה קמפה "טיולים אקראיים קוונטיים - סקירה מבוא" פיסיקה עכשווית 44, 307–327 (2003).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107151031000110776
arXiv: 0303081
[5] Miklos Santha "Quantum Walk Based Search Algorithms" תיאוריה ויישומים של מודלים של חישוב 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] Dominic W. Berryand Andrew M. Childs "סימולציית המילטון עם הקופסה השחורה ויישום יחידתי" (2009).
https: / doi.org/â € ‹10.26421 / QIC12.1-2
arXiv: 0910.4157
[7] פרננדו GSL Brandão, אמיר קאלב, טונגיאנג לי, סדריק ין-יו לין, קריסטה מ. סבורה ושיאודי וו, "פותרי SDP קוונטיים: האצות גדולות, אופטימליות ויישומים ללמידה קוונטית" ICALP 2019 (2017).
https: / / doi.org/ 10.4230 / LIPIcs.ICALP.2019.27
arXiv: 1710.02581
[8] סרגיי בראווי, אלכסנדר קליש, רוברט קניג ויוג'ין טאנג, "מכשולים להכנת המדינה ואופטימיזציה משתנה מהגנה על סימטריה" (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.260505
arXiv: 1910.08980
[9] דומיניק וו. ברי, אנדרו מ. צ'יילדס ורובין קוטארי, "סימולציה המילטונית עם תלות כמעט אופטימלית בכל הפרמטרים" (2015).
https: / / doi.org/ 10.1109 / FOCS.2015.54
arXiv: 1501.01715
[10] N Cody Jones, James D. Whitfield, Peter L. McMahon, Man-Hong Yung, Rodney Van Meter, Alan Asspuru-Guzik ו-Yoshihisa Yamamoto, "סימולציה מהירה יותר של כימיה קוונטית במחשבים קוונטיים סובלני תקלות" New Journal of Physics 14, 115023 (2012).
https://doi.org/10.1088/1367-2630/14/11/115023
arXiv: 1204.0567
[11] Andrei N. Soklakovand Rüdiger Schack "הכנה יעילה של המדינה לרישום של סיביות קוונטיות" סקירה פיזיקלית A 73, 012307 (2006).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.73.012307
[12] Martin Pleschand Časlav Brukner "הכנת מצב קוונטי עם פירוק שערים אוניברסלי" סקירה פיזיקלית A 83, 032302 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.032302
arXiv: 1003.5760
[13] Mikko Mottonen, Juha J. Vartiainen, Ville Bergholm, and Martti M. Salomaa, "טרנספורמציה של מצבים קוונטיים באמצעות סיבובים מבוקרים אחיד" Quant. אינפ. Comp. 5, 467 (2004).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0407010
arXiv: 0407010
[14] Israel F. Araujo, Daniel K. Park, Francesco Petruccione, ואדנילטון ג'יי דה סילבה, "אלגוריתם להפריד-וכבש להכנת מצב קוונטי" (2020).
https://doi.org/10.1038/s41598-021-85474-1
arXiv: 2008.01511
[15] אהבה גרובראנד טרי רודולף "יצירת סופרפוזיציות המתאימות להתפלגות הסתברות הניתנות לשילוב יעיל" (2002).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0208112
arXiv: 0208112
[16] אנדרו מ. צ'יילדס "על הקשר בין הליכה קוונטית בזמן רציף ודיסקרטי" בפיסיקה מתמטית 294, 581–603 (2009).
https://doi.org/10.1007/s00220-009-0930-1
[17] Christa Zoufal, Aurélien Lucchi, ו-Stefan Woerner, "Quantum Generative Adversarial Networks ללמידה וטעינת הפצות אקראיות" npj מידע קוונטי (2019).
https://doi.org/10.1038/s41534-019-0223-2
arXiv: 1904.00043
[18] Michael A. Nielsenand Isaac L. Chuang "חישוב קוונטי ומידע קוונטי" הוצאת אוניברסיטת קיימברידג' (2010).
https: / / 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, ו-Isac L. Chuang, "Fixed-Point Quantum Search with a Optimal Number of Queries" Physical Review Letters 113, 210501 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.113.210501
[20] סטיבן א' קוקארו, תומס ג'י דרייפר, סמואל א' קוטין ודיוויד פיטרי מולטון, "מעגל תוספת אדוות קוונטי חדש" (2004).
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0410184
arXiv: 0410184
[21] קרייג גידני "חציית העלות של הוספה קוונטית" Quantum 2, 74 (2018).
https://doi.org/10.22331/q-2018-06-18-74
arXiv: 1709.06648
[22] Yong He, Ming-Xing Luo, E. Zhang, Hong-Ke Wang, ו-Xiao-Feng Wang, "Decompositions of n-qubit Toffoli Gates with Linear Circuit Complexity" International Journal of Theoretical Physics 56, 2350–2361 (2017).
https://doi.org/10.1007/s10773-017-3389-4
[23] John A. Smolinand David P. DiVincenzo "חמישה שערים קוונטיים של שתי סיביות מספיקים כדי ליישם את השער הקוונטי של Fredkin" Physical Review A 53, 2855–2856 (1996).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.53.2855
[24] Quantum AI Lab Google, Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell, Brian Burkett, Yu Chen, Zijun Chen, Ben צ'יארו, רוברטו קולינס, וויליאם קורטני, אנדרו דונסוורת', אדוארד פרחי, ברוקס פוקסן, אוסטין פאולר, קרייג גידני, מריסה ג'וסטינה, רוב גראף, קית' גרין, סטיב האבגר, מת'יו פ. הריגן, מייקל ג'יי הרטמן, אלן הו, מרקוס הופמן , טרנט הואנג, טראוויס ס. האמבל, סרגיי ו' איסקוב, אוון ג'פרי, ז'אנג ג'יאנג, דביר כפרי, קוסטיאנטין קצ'דז'י, ג'וליאן קלי, פול ו' קלימוב, סרגיי קניש, אלכסנדר קורוטקוב, פדור קוסטריצה, דיוויד לנדהויז, מייק לינדמרק, אריק Lucero, Dmitry Lyakh, Salvatore Mandrà, Jarrod R. McClean, Matthew McEwen, Anthony Megrant, Xiao Mi, Kristel Michielsen, Masoud Mohseni, Josh Mutus, Ofer Neman, Matthew Neeley, Charles Neil, Murphy Yuezhen Niu, Eric Ostby, Andre Petukhov, ג'ון סי פלאט, כריס קווינטנה, אלינור ג'י ריפל, פדרם רושן, ניקולססי רובין, דניאל סאנק, קווין ג'יי סאצינגר, ואדים סמליאנסקי, קווין ג'יי סונג, מתיו ד טרווית'יק, עמית וינסנצ'ר, בנג'מין ויללונגה, תיאודור ווייט, ז' ג'יימי יאו, פינג יה, אדם זלקמן, הרטמוט נבן, ג'ון מ. Martinis, Quantum AI Lab Google, Frank Arute, Kunal Arya, Ryan Babbush, Dave Bacon, Joseph C. Bardin, Rami Barends, Rupak Biswas, Sergio Boixo, Fernando GSL Brandao, David A. Buell, Brian Burkett, Yu Chen, Zijun צ'ן, בן קיארו, רוברטו קולינס, וויליאם קורטני, אנדרו דונסוורת', אדוארד פרחי, ברוקס פוקסן, אוסטין פאולר, קרייג גידני, מריסה ג'וסטינה, רוב גראף, קית' גרין, סטיב האבגר, מתיו פ. הריגן, מייקל ג'יי הרטמן, אלן הו. , מרקוס הופמן, טרנט הואנג, טראוויס ס. האמבל, סרגיי ו. איסקוב, אוון ג'פרי, ז'אנג ג'יאנג, דביר כפרי, קוסטיאנטין קכדז'י, ג'וליאן קלי, פול ו' קלימוב, סרגיי קניש, אלכסנדר קורוטקוב, פדור קוסטריצה, דיוויד לנדהויז, מייק לינדמרק, אריק לוצ'רו, דמיטרי ליאק, סלווטורה מנדרה, ג'רוד ר. מקלין, מתיו מקיוון, אנתוני מגרן t, Xiao Mi, Kristel Michielsen, מסעוד מוחסני, ג'וש מוטוס, עופר נעמן, מתיו נילי, צ'ארלס ניל, מרפי יוז'ן ניו, אריק אוסטבי, אנדרה פטוחוב, ג'ון סי פלאט, כריס קווינטנה, אלינור ג'י ריפל, פדרם רושן, ניקולס סי רובין, דניאל סאנק, קווין ג'יי סאצינגר, ואדים סמליאנסקי, קווין ג'יי סונג, מתיו ד טרווית'יק, עמית וינסנצ'ר, בנג'מין ויללונגה, תיאודור ווייט, ז' ג'יימי יאו, פינג יה, אדם זלקמן, הרטמוט נבן וג'ון. M. Martinis, "עליונות קוונטית באמצעות מעבד מוליך-על הניתן לתכנות" Nature 574, 505–510 (2019).
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1666-5
http:///www.nature.com/articles/s41586-019-1666-5
[25] Ashley Montanaro "חיפוש קוונטי עם עצות" 1–14 (2009).
arXiv: 0908.3066
מצוטט על ידי
[1] Kouhei Nakaji, Shumpei Uno, Yohichi Suzuki, Rudy Raymond, Tamiya Onodera, Tomoki Tanaka, Hiroyuki Tezuka, Naoki Mitsuda, and Naoki Yamamoto, "קידוד משרעת משוער במעגלים קוונטיים רדודים עם פרמטרים במעגלי שוק פיננסיים ויישומם", מחקר סקירה גופנית 4 2, 023136 (2022).
[2] Weiwen Jiang, Jinjun Xiong ו-Yiyu Shi, "מסגרת עיצוב משותף של רשתות עצביות ומעגלים קוונטיים לקראת יתרון קוונטי", תקשורת טבע 12, 579 (2021).
[3] ולדימיר ורגס-קלדרון, פאביו א. גונזלס, והרברט וינק-פוסדה, "סיווג והערכת צפיפות ללא אופטימיזציה עם מעגלים קוונטיים", arXiv: 2203.14452.
[4] גבריאל מרין-סנצ'ז, חוויאר גונזלס-קונדה ומיקל צאנז, "אלגוריתמים קוונטיים לטעינת פונקציות משוערת", arXiv: 2111.07933.
[5] Shengbin Wang, Zhimin Wang, Guolong Cui, Lixin Fan, Shangshang Shi, Ruimin Shang, Wendong Li, Zhiqiang Wei ו-Yongjian Gu, "Arithmetic Amplitude Quantum". arXiv: 2012.11056.
[6] B. David Clader, Alexander M. Dalzell, Nikitas Stamatopoulos, Grant Salton, Mario Berta, ו-William J. Zeng, "משאבים קוונטיים הנדרשים לבלוק-קידוד מטריצה של נתונים קלאסיים", arXiv: 2206.03505.
[7] M. Yu Kirillin, AV Priezzhev, J. Hast, and Risto Myllylä, "יישומי לייזר ונושאים אחרים באלקטרוניקה קוונטית: הדמיית מונטה קרלו של ניקוי אופטי של נייר בטומוגרפיה קוהרנטית אופטית", Quantum Electronics 36 2, 174 (2006).
[8] Shengbin Wang, Zhimin Wang, Guolong Cui, Shangshang Shi, Ruimin Shang, Lixin Fan, Wendong Li, Zhiqiang Wei ו-Yongjian Gu, "הכנה מהירה של מצב קוונטי של קופסה שחורה המבוססת על שילוב ליניארי של יחידות", עיבוד מידע קוונטי 20 8, 270 (2021).
[9] ראול היז, פטרישיה ביקרט ואסטריד אליסה נידרל, "ייצוג עצי סיווג בינארי עם תכונות בינאריות על ידי מעגלים קוונטיים", arXiv: 2108.13207.
[10] Weiwen Jiang, Jinjun Xiong ו-Yiyu Shi, "כאשר למידת מכונה פוגשת מחשבים קוונטיים: תיאור מקרה", arXiv: 2012.10360.
[11] Tiago ML de Veras, Leon D. da Silva, ו-Adenilton J. da Silva, "הכנה כפולה של מצב קוונטי דליל", עיבוד מידע קוונטי 21 6, 204 (2022).
[12] DA Zimnyakov, LV Kuznetsova, OV Ushakova, ו-Risto Myllylä, "גיליון מיוחד המוקדש לפיזור קרינה מרובה במדיה אקראית: על אומדן של פרמטרים אופטיים יעילים של מדיה פיברילרית סגורה", Quantum Electronics 37 1, 9 (2007).
[13] Shengbin Wang, Zhimin Wang, Runhong He, Guolong Cui, Shangshang Shi, Ruimin Shang, Jiayun Li, Yanan Li, Wendong Li, Zhiqiang Wei, and Yongjian Gu, "הכנת מצב קוונטי של קופסה שחורה עם מקדמים הפוכים", arXiv: 2112.05937.
הציטוטים לעיל הם מ- מודעות SAO / NASA (עודכן לאחרונה בהצלחה 2022-08-04 12:34:11). הרשימה עשויה להיות שלמה מכיוון שלא כל בעלי האתרים מספקים נתוני ציטוט ראויים ומלאים.
לא ניתן היה להביא נתונים מצוטטים על ידי קרוסרף במהלך ניסיון אחרון 2022-08-04 12:34:09: לא ניתן היה להביא נתונים שהובאו עבור 10.22331 / q-2022-08-04-773 מקרוסרף. זה נורמלי אם ה- DOI נרשם לאחרונה.
מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.
