量子コンピューティング

量子コンピューティングに関心のあるエンジニア、科学者、プログラマー、およびコンピューティングプロフェッショナル向けのQ&A

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古典的な記憶を支援する量子記憶
たとえば、大量のデータを含む計算を行う古典的なコンピューターを考えてみましょう。量子メモリを使用すると、その情報を(短期的に)より効率的に格納できますか、またはその量のデータをより適切に処理できますか? 私の考えでは、量子情報ストレージは重ね合わせにあり、古典的なコンピューターからのデータは重ね合わせにはあまりないという利点があるため不可能だと思いますが、これが正しいかどうかを確認したいと思います。 いずれにせよ、さらに読むための引用は大歓迎です。

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動的の観点から、量子ゲートはどのように実現されますか?
量子回路の観点から計算を表現する場合、ゲート、つまり(通常)ユニタリ進化を利用します。 ある意味では、これらは状態に対して「魔法の」個別の操作を実行するという点で、むしろ神秘的なオブジェクトです。それらは本質的にブラックボックスであり、その内部の仕組みは、量子アルゴリズムの研究中にしばしば扱われません。しかし、それは量子力学の仕組みではありません。状態はシュレディンガーの方程式に従って連続的に進化します。 言い換えると、量子ゲートと操作について話すとき、前述の進化を実現する動的(つまり、ハミルトニアン)を無視します。これは、ゲートが実験アーキテクチャで実際に実装される方法です。 1つの方法は、ゲートを基本的な(特定の実験アーキテクチャで)ものに分解することです。これが唯一の方法ですか?そのような「基本」ゲートについてはどうですか?それらを実装するダイナミクスは通常どのように見つかりますか?

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量子コンピューターではなく、古典的なコンピューターで解読できる暗号化スイートはありますか?
量子コンピューターではなく、通常のコンピューターやスーパーコンピューターで解読できる暗号化スイートはありますか? それが可能であれば、どのような仮定に依存しますか?(大きな数字の因数分解a cab(modd)ab(modd)a^b\pmod d a b cac(modd)ac(modd)a^c\pmod d など...)abc(modd)abc(modd)a^{bc}\pmod d

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エラーが最も少ない量子コンピューターを作成するための最先端技術とは何ですか?
マジョラナフェルミオンよりも、量子ボリュームが大きい(より多くのキュービットよりもキュービットあたりのエラーが少ない)量子プロセッサを製造するのに最も有望な技術的パスはどれですか? 回答の推奨形式は次のようになります。 「グループABCのメソッドDEFは、MFを使用するよりも優れたQVを示しています。xページのペーパーG、yページのペーパーH、zページのペーパーIで個別に証明されています」 上マヨラナ粒子ランドリーBretheauは言います: これらの粒子は、トポロジ量子量子コンピューターの基本的なブリックであり、エラーに対する非常に強力な保護を備えています。私たちの仕事は、この方向への最初のステップです。 不十分な(しかし興味深い)回答の例: Xiao-Ming Lu、Sixia Yu、およびCH Ohは、論文「量子フィッシャー情報の保護に基づいた堅牢な量子計量スキーム」で、信号センシング後のt -qubitエラーの影響を受けないキュビットの計量スキームのファミリーを構築します。比較すると、標準の量子エラー訂正で任意の1キュービットエラーを訂正するには、少なくとも5キュービットが必要です。2t+12t+12t+1ttt [注:堅牢な計測スキームのこの理論は、ノイズに対する量子状態自体の代わりに量子フィッシャー情報を保存します。彼らが彼らのテクニックを利用してデバイスを組み立てて、それがスケーリングするのを示すことができるなら、それは良い有効なボリュームをもたらします。 それは一つの有望な答えのように思えるかもしれませんが、それは単一のリンク(複数の同時ソースなし)であり、スケーラビリティを示すために構築されたデバイスはありません。エラーがなくスケーラブルではない低キュービットデバイス、またはエラーが発生しやすいキュービットを多く含むデバイスは、ボリュームが小さくなります(したがって、「応答なし」です)。 追加の参照: 量子量を説明する論文。 いくつかの研究を行った後、グラフェンが超伝導体の間に挟まれてマヨラナフェルミオンを生成しているように見えますが、最先端のものはありますか?[「より良い」とは、現在可能であることを意味し、理論的に可能ではなく、とんでもないほど高価です。この図は、エラーレートが0.0001未満の100を超える量子ビットが素晴らしく、より少ない回答が受け入れられることを示しています。


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量子回路のどこにエラー訂正コードを入れますか?
まず、私は量子コンピューティングの初心者です。 エラー訂正コードを量子回路のどこに配置するかを説明するリソース(または複雑でない場合は回答)が欲しいのですが。 実際、発生する可能性のあるさまざまなエラー(ビットフリップ、位相フリップなど)があり、それらを修正するアルゴリズムがあります。しかし、私が知りたいのは、エラー修正アルゴリズムをどこに置くかについて、いくつかの戦略があるかどうかです。メインアルゴリズムに関与する各ゲートの後ですか?一連のゲートに対して単一の修正を行うために使用されるよりスマートな戦略はありますか? 答えが「複雑」な場合は、これをすべて学習するためのリソースを用意したいと思います(エラー修正コードについては多くのことを見つけましたが、どこで修正を行う必要があるのか​​わかりません)。

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量子コンピューティングは、量子ハードウェアなしで利益を上げることができますか?
このビジネスがオンボードの量子セットアップにアクセスできなくてもクラウドベースの量子コンピューティングプラットフォームにアクセスできる場合に利益を生む可能性がある、量子コンピューティング内で新しいビジネスが取り組むことができる分野/ビジネスアイデアは何ですか?業界にとって価値のある、取り組むことができる問題は何ですか?

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量子コンピューターはどれほど電力効率が良いですか?
誰もが知っているように、量子アルゴリズムは古典的なアルゴリズムよりも速くスケーリングします(少なくとも特定の問題の場合)。つまり、量子コンピュータは、指定されたサイズを超える入力に対して必要な論理演算の数がはるかに少なくなります。 ただし、論理演算あたりの消費電力に関して、量子コンピューターが通常のコンピューター(今日の通常のPC)と比較してどのように比較されるかはそれほど一般的には議論されていません。(量子コンピューターの主な焦点はデータの計算速度にあるため、これはあまり話題になりませんでしたか?) 量子演算が論理演算ごとに従来の演算よりも多かれ少なかれ電力効率になる理由を誰かが説明できますか?

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量子計算のコンテキストで魔法の状態はどのように定義されますか?
Earl T. Campbellによるこのブログ投稿からの引用: 魔法の状態は、量子コンピューターを従来のコンピューターよりも高速に実行できるようにする特別な要素またはリソースです。 そのブログ投稿で言及されている興味深い例の1つは、単一キュービットの場合、パウリ行列の固有状態以外の状態はすべて魔法であるということです。 これらの魔法の状態はより一般的にどのように定義されていますか?それは本当にスタビライザー状態ではない状態ですか、それとも何か他のものですか?

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純粋な状態と混合状態の密度行列
密度行列の背後にある動機は何ですか?そして、純粋な状態の密度行列と混合状態の密度行列の違いは何ですか? これは、純粋な量子状態と混合量子状態の違いは何ですか?&キュービットの密度行列を見つける方法は?別の答えを書いても大丈夫です。

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「アンシラ」キュービットとして何がカウントされますか?
「ancilla」キュービットという用語の意味がわかりにくくなっています。使い方は状況によって大きく異なるようです。私は(多くの場所で)アンシラが一定の入力であることを読みました-しかし、私が知っているほとんどすべてのアルゴリズム(Simion、Grover、Deutschなど)では、すべてのキュービットは一定の入力であるため、アンシラと見なされます。これはそうではないと思われることを考えると、量子コンピュータにおける「アンシラ」キュービットの一般的な意味は何ですか?


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非クローニング定理と2つの非直交量子状態の区別
私は現在、量子計算と量子情報を読んでいますが、この演習(57ページ)を正しく理解しているかどうかはわかりません。 演習1.2:2つの非直交量子状態の1つが入力されたときのデバイスの説明または| φは⟩正しく状態を確認し、状態をクローン化されたデバイスを構築するために使用することができ| ψ ⟩と| φ ⟩無クローニング定理に違反して、。逆に、クローニング用のデバイスを使用して非直交量子状態を区別する方法を説明してください。| ψ ⟩|ψ⟩\left|\psi\right>| φ ⟩|ϕ⟩\left|\phi\right>| ψ ⟩|ψ⟩\left|\psi\right>| φ ⟩|ϕ⟩\left|\phi\right> 最初の部分は私にはかなり簡単に思えます:状態がとして識別されたら ψ ⟩または| φは⟩、ちょうど効果的に元の状態をクローニングし、我々は利用可能なあらゆる手段を通じて、同一の状態を準備します。| ψ ⟩|ψ⟩|\psi\rangle|ϕ⟩|ϕ⟩|\phi\rangle 逆に、私はこれよりも良いものを達成することができませんでした: 識別される状態のクローンを回nnn 根拠にコピーのそれぞれの測定を行い、どこ| ψ ′ ⟩は|に直交する状態です。ψ ⟩(|ψ⟩,|ψ′⟩)(|ψ⟩,|ψ′⟩)(|\psi\rangle, |\psi'\rangle)|ψ′⟩|ψ′⟩|\psi'\rangle|ψ⟩|ψ⟩|\psi\rangle |ψ′⟩|ψ′⟩|\psi'\rangle|ϕ⟩|ϕ⟩|\phi\rangle |ψ⟩|ψ⟩|\psi\rangle|ψ⟩|ψ⟩|\psi\rangle|⟨ψ|ϕ⟩|2n|⟨ψ|ϕ⟩|2n|\langle\psi|\phi\rangle|^{2n}nnn |ψ⟩|ψ⟩|\psi\rangle|ϕ⟩|ϕ⟩|\phi\rangle



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