タグ付けされた質問 「quantum-computing」

量子計算と量子力学に関連する計算の問題


1
クリフォードグループの量子演算と古典的な計算
量子演算子のCliffordグループは、量子演算によって生成されます。 Controlled-Z、 アダマール、そして フェーズ()。= | 0 ⟩ ⟨ 0 | + i | 1 ⟩ ⟨ 1 |=|0⟩⟨0|+私|1⟩⟨1|= |0\rangle\langle0| + i |1\rangle\langle1| これらのゲートのみで構成される回路は、従来のコンピューターで効率的にシミュレートできます。しかし、私が正しく理解していれば、少なくとも私たちの知る限り、すべての古典的なアルゴリズムがCliffordグループ操作を使用して効率的に実装できるわけではありません。 Cliffordグループ操作を使用した古典的なアルゴリズムを、非効率的または近似的にも実装する構造はありますか?たとえば、可能な場合、Cliffordグループゲートを使用してToffoliゲートをどのように実装しますか?

5
量子にヒントを得たアルゴリズムのリスト
量子コンピューティングの進歩により、新しい古典的なアルゴリズムが開発されました。注目すべき最近の例は、線形代数のための量子にヒントを得たアルゴリズムです: 推薦システムのための量子にヒントを得た古典的なアルゴリズム 主成分分析と教師ありクラスタリングのための量子にヒントを得た古典的なアルゴリズム 次元に対数依存性を持つ量子にヒントを得た低ランク確率回帰 低ランク線形システムを解くための量子にヒントを得た部分線形古典アルゴリズム Max 3LINの場合: 有界度の制約充足問題でランダムな割り当てを破る。 量子コンピューティングからインスピレーションを得たすべての既知の古典的なアルゴリズムのリストをコンパイルすることは非常に便利かもしれません。他にどのような例が知られていますか?

1
有形の量子ゲートはどのように見えますか?
Quantum-Computingに関する出版された本、記事、論文を読みました。 私が見たすべての材料は、基本的な物理学から抽象化までの量子ゲートを説明するのではなく、量子ゲートの実装の詳細について話すことを避けようとしていることがわかりました。 私は最初に自分自身に問いかけました:私は公式の数学だけが関係している間違った領域を探していますか? しかし、これらの論文や本は、イオントラップ、光スイッチ、さらにはレーザーファイバーについても非常に詳細に説明していることがわかりました。 研究で使用したと主張する量子ゲートに関しては、マトリックス、方程式、定式化、およびブラックボックスコンポーネントのみが示されています。 私たちは皆、ユニタリと行列計算について知っています。しかし、量子ゲートマトリックス演算子をA4用紙に印刷すると、光子または電子がそこに投げ込まれても何もしません。 だから、私が知ることができるように、誰もが量子ゲートとは何かを具体的に知っていますか? Quantum Gateは、磁場を使用して要素計算を行うデバイスですか? 量子ゲートはレーザービームを使用するデバイスですか? Quantum Gateは金属ワイヤを使用したデバイスですか? 科学者が固有状態に観測量を幸福に掛け合わせた場合、「乗算」されたときに電子はゲートで衝突しますか? 前もって感謝します。

1
次数
正確な量子アルゴリズムに関するアイデアを検討しています。特に、制限の可能性を検討してEQPEQP\mathsf{EQP}います。これは、任意の有限ゲートセット上のポリタイム均一量子回路ファミリによって正確に決定可能な言語で構成されています。 F N = 1で与えられる量子フーリエ変換(QFT) 量子計算理論の有名な一部です。以下の場合には N = 2 Nの周知の分解がある F Nは、 SWAPゲートは、Hadamardsに、斜めゲート C Z 2 T = D I G(1 、1 、1 、E 2 π I / 2 TFN=1N−−√⎡⎣⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢1111⋮11ωω2ω3⋮ωN−11ω2ω4ω6⋮ωN−21ω3ω6ω9⋮ωN−3⋯⋯⋯⋯⋱⋯1ωN−1ωN−2ωN−3⋮ω(N−1)2⎤⎦⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥for ω=e2πi/N,FN=1N[1111⋯11ωω2ω3⋯ωN−11ω2ω4ω6⋯ωN−21ω3ω6ω9⋯ωN−3⋮⋮⋮⋮⋱⋮1ωN−1ωN−2ωN−3⋯ω(N−1)2]for ω=e2πi/N, F_N = {\frac{1}{\sqrt N} \begin{bmatrix} 1 & 1 & 1 & 1& \cdots & 1 \\ 1 & …

1
二重指数関数的に長い実行時間を持つことができるのに、PSPACEのBQPSPACEはなぜですか?
BQPSPACEがPSPACEにあるという標準的な証明は、パス積分に関するSavitchゲームタイプ分析に依存しています。ただし、BQPSPACEの実行時間はせいぜい指数関数的に長いと想定しています。これはPSPACEに当てはまりますが、固定された自由度数を持つ閉じた量子システムでは、状態ベクトルの指数関数的な性質により、通常、ポアンカレの再発までに指数関数的に2倍の時間がかかります。それで、証拠はまだ通っているのでしょうか?

2
アーベルの隠れサブグループ問題に対する量子アルゴリズムの理解の難しさ
AHSPアルゴリズムの最後のステップを理解するのが困難です。ましょうGGGアーベル群とすることがfffサブグループ隠し関数である。してみましょうのデュアルグループ表す。HHHG∗G∗G^*GGG アルゴリズムの手順は次のとおりです 最初に状態を準備し、 I=1|G|∑g∈G|g⟩|0⟩I=1|G|∑g∈G|g⟩|0⟩\qquad \displaystyle I=\frac{1}{|G|} \sum_{g \in G} |g\rangle|0\rangle。 そして、評価量子オラクル適用上の、私たちが得ますfffIII I′=∑g∈G|g⟩|f(g)⟩I′=∑g∈G|g⟩|f(g)⟩\qquad \displaystyle I'=\sum_{g \in G} |g\rangle|f(g)\rangle。 次に、 2番目のキュービットを測定します。I′I′I' I′=(1|H|Σg∈H|rh⟩)⊗|f(rh)⟩I′=(1|H|Σg∈H|rh⟩)⊗|f(rh)⟩\qquad\displaystyle I'= \left(\frac{1}{|H|}\Sigma_{g \in H} |rh\rangle\right) \otimes |f(rh)\rangle 一部の。r∈Gr∈Gr \in G 最初のキュービットに量子フーリエ変換を適用すると、次のようになります Im=1|H∗|∑χ∈H∗|χ⟩Im=1|H∗|∑χ∈H∗|χ⟩\qquad \displaystyle I_m = \frac{1}{|H^*|}\sum_{\chi \in H^*} |\chi\rangle、 ここで、。H∗={χ∈G∗:χ(h)=1,∀h∈H}H∗={χ∈G∗:χ(h)=1,∀h∈H}H^*= \{\chi \in G^*: \chi(h)=1 ,\forall h \in H\} 状態から、グループジェネレーターを取得するにはどうすればよいですか? HImImI_mHHH

1
量子状態の区別
量子状態所与のセットからランダムに一様に選択されたNの混合状態がρ 1。。。ρ N、正しく特定の最大平均確率ものでAは?ρAρA\rho_ANNNρ1...ρNρ1...ρN\rho_1 ... \rho_NAAA この問題は、区別の問題考慮することによって、2つの状態識別性の問題に変えることができるからρ B = 1ρAρA\rho_A。ρB=1N−1∑i≠AρiρB=1N−1∑i≠Aρi\rho_{B} = \frac{1}{N-1}\sum_{i\neq A}\rho_i 2つの量子状態について、平均エラー確率を最小化するのではなく、最大エラー確率を最小化した場合の状態間のトレース距離の点で問題が良い解決策を持っていることを知っています。この場合。もちろん、POVMを介した最適化の観点から確率を記述することは可能ですが、最適化が既に実行されているものを期待しています。 量子状態の識別可能性に関する膨大な文献があることを知っており、この数日間、この質問の答えを見つけようとして多くの論文を読んでいますが、これに対する答えを見つけるのに苦労しています問題の特定のバリエーション。文学のほうが時間を節約できることを知っている人に期待しています。 厳密に言えば、正確な確率は必要ありませんが、良い上限は必要です。ただし、任意の1つの状態と最大混合状態との違いは非常に小さいため、その制限では境界が役立つ必要があります。

2
条件付きハミルトニアン進化演算子の表記
私は、ハロー、ハシディム、およびロイドの論文の線形方程式系の量子アルゴリズムを読んでいます。その論文の3ページ目に、彼らは書く 次に、我々は条件付きハミルトニアン進化適用で| Ψ 0 ⟩ C ⊗ | B ⟩ ...∑T− 1τ= 0| τ⟩ ⟨ τ|C⊗ E私はA τto/ T∑τ=0T−1|τ⟩⟨τ|C⊗eiAτto/T\sum_{\tau=0}^{T-1} \left|\tau\right>\left<\tau\right|^{C}\otimes e^{iA\tau t_{o}/T}| Ψ0⟩C⊗ | B ⟩ ...|Ψ0⟩C⊗|b⟩…\left|\Psi_{0}\right>^{C}\otimes\left|b\right>\dots 私の人生にとって、意味を理解することはできません。そこで何をしていますか?どうでしょうΣ T - 1 τ = 0 | τ ⟩ ⟨ τ | C ⊗ E I A τ T O / T(言う)上の行動| …

1
量子ゲートセットの普遍性をチェックするための決定可能性/アルゴリズム
量子ゲートの有限セット与えられた場合、Gがユニバーサルゲートセットであるかどうかは(計算理論的に)決定可能ですか?一方では、「ほぼすべての」ゲートセットは普遍的であり、他方では、非ユニバーサルゲートセットはまだよく理解されていません(特に、すべての非ユニバーサルゲートセットが古典的にシミュレート可能かどうかは不明です)。そのため、普遍性をチェックするための明示的なアルゴリズムを与えることは簡単ではないことを想像します。G= { G1、… 、Gn}G={G1,…,Gn}\mathcal{G} = \{G_1, \dots, G_n\}GG\mathcal{G}

2
非ローカルゲームと量子コミュニケーション
私は現在、非ローカルゲームを量子通信の有益な側面と関連付けている優れた参考資料を探しています。たとえば、非ローカルゲームは境界の低い通信の複雑さと、QKDプロトコルのセキュリティの確保に優れていることを認識しています。 私が知りたいのは、量子通信における非ローカルゲームに関する大きな論文のいくつかです。この分野で最近非常に重要な進歩がありましたか?この資料に似た優れたビデオの要約/講義/プレゼンテーションがウェブ上にありますか? 特に、量子通信とCHSHゲームに関連する資料を見つけることは、私にとっても特に興味深いものです。 私の質問のいずれかに関するこれに関するフィードバックは非常に高く評価されるでしょう。ありがとう!

2
2つの密度行列の差のトレースノルムは、これら2つの密度行列が同時に対角化できることを意味しますか?
この質問に対する答えはよく知られていると思います。しかし、残念ながら、私は知りません。 量子コンピューティングでは、混合状態は密度行列で表されることがわかっています。そして、2つの密度行列の差のトレースノルムは、2つの対応する混合状態の識別可能性を特徴づけます。ここで、トレースノルムの定義は、密度行列のすべての固有値の合計に、余分な乗法係数1/2を加えたものです(2つの分布の統計的差異による)。2つの密度行列の差が1である場合、対応する2つの混合状態は完全に区別可能であり、差がゼロの場合、2つの混合状態は完全に区別できないことがよく知られています。 私の質問は、2つの密度行列の差のトレースノルムが1であることは、これら2つの密度行列が同時に対角化可能であることを意味しますか?この場合、最適な測定を行ってこれら2つの混合状態を区別することは、互いに素なサポートを持つ同じドメイン上の2つの分布を区別するように動作します。

7
量子計算-QMの仮定
Nielsen-Chuangの本から、量子計算全般について(独立した)学習を始めました。 量子力学の測定仮説で何が起こっているのか、私を助けてくれる人を見つけることができるかどうか尋ねたいと思いました。つまり、私は仮説に疑問を投げかけているのではありません。測定後のシステムの状態の値がどのようにM m / √になるかがわかりませんMm/&lt;ψ|M+mMm|ψ&gt;−−−−−−−−−−−−−−√Mm/&lt;ψ|Mm+Mm|ψ&gt;M_m/\sqrt{ <\psi|M_m^+ M_m|\psi> }。 たとえその仮定が言っているように見えたとしても、なぜこの表現なのか本当に気まずいです。ここで尋ねることが理にかなっているかどうかはわかりませんが、これは何らかの理由でこれ以上読むことを妨げているように見えるものです。

2
既知の量子利点がない問題
私は、量子コンピューターを使用することで既知の複雑さの利点がない既知の自然な計算問題のリストが何であるのか疑問に思っていました。 手始めに、編集距離の計算は、最速の既知の量子アルゴリズムが最速の既知の古典的アルゴリズムであると思われるものだと思います。より暫定的には、既知の量子スピードアップ(既知の最速の単位コストのワードRAMアルゴリズムと比較して)がないもう1つの問題としてソートを提案します。 私は厳しい制限を設定したくありませんが、NPの問題や既知の効率的な古典的な解決策がない問題に特に関心があります。 フアンベルメホベガの提案に続き、ここでさらに説明を加えます。量子コンピュータを使用する場合、現時点で既知の大きな時間複雑さの利点がまったくないNPの問題に興味があります。OOO 私は利点がないことが証明できる場合に焦点を合わせておらず、指数関数的な高速化に焦点を合わせていません(つまり、多項式も問題ありません)。これまでのところ、私の質問の例は2つしかないようですが、それが本当に真実である場合、これは非常に驚くべきことです。

1
量子アルゴリズムの高速古典シミュレーション
問題の量子アルゴリズムの古典的なシミュレーションが、この問題の以前に知られている古典的なアルゴリズムよりも優れている例はありますか?「パフォーマンスが優れている」とは、異なる複雑さのクラスを意味する必要はなく、単により優れたスケーリングである可能性があります。 この質問は、量子推奨アルゴリズムの効率的な古典的シミュレーションの事例に触発されました。

弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.