[Điểm nổi bật]

• đã phát triển một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái thức biên dịch mới để tạo các chuỗi tối ưu được thực thi trên máy tính lượng tử
• tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp mới dựa trên tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp xác suất và giảm thời gian tìm kiếm trình tự tối ưu theo một số bậc độ lớn
• Dự kiến sẽ đóng góp vào việc xử lý thông tin lượng tử tại các nút lượng tử hỗ trợ Internet lượng tử

[Tóm tắt]

Viện Công nghệ Thông tin và Truyền thông Quốc gia (NICT, Chủ tịch: Tokuda Hideyuki, PhD), Riken (Chủ tịch: Gonokami Makoto, PhD) Tìm kiếm nhanh chóng cho chuỗi cổng lượng tử tối ưu^{& AST; 1}Đối với máy tính lượng tử bằng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp xác suất^{& AST; 2}.

Để tạo một máy tính lượng tử thực hiện một tác vụ, nó phải sử dụng trình biên dịch để chuyển đổi các hướng dẫn được viết bằng ngôn ngữ lập trình thành một chuỗi cổng^{& AST; 3}Hoạt động trên các bit lượng tử hoặc số lượng ngắn Trước đây chúng tôi đã áp dụng lý thuyết kiểm soát tối ưu (nho^{& AST; 4}Thuật toán) Để tìm kiếm toàn diện để phát triển một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái thức để xác định chuỗi cổng tối ưu về mặt lý thuyết^{& AST; 5}, nhưng khi số lượng Qubit tăng, số lượng kết hợp có thể tăng lên Khi số lượng tăng lên một cách bùng nổ, một tìm kiếm toàn diện trở nên không thể Ví dụ, nếu chúng ta thực hiện một tìm kiếm toàn diện để tìm chuỗi cổng tối ưu cho nhiệm vụ tạo trạng thái lượng tử tùy ý là 6 qubit, sẽ mất nhiều thời gian hơn tuổi của vũ trụ bằng máy tính cổ điển nhanh nhất hiện có

Do đó, chúng tôi đã cố gắng phát triển một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp để tìm kiếm chuỗi cổng lượng tử tối ưu bằng cách sử dụng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp có vấn đề và đã thành công Sử dụng siêu máy tính Fugaku, nó đã được xác nhận và chứng minh rằng sử dụng tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp tìm kiếm ngẫu nhiên có vấn đề mới, có thể tìm kiếm chuỗi cổng lượng tử tối ưu cho vấn đề trên trong vài giờ

tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp mới này được dự kiến sẽ tăng tốc độ biên dịch máy tính lượng tử, trở thành một công cụ hữu ích cho các máy tính lượng tử thực tế và dẫn đến cải thiện hiệu suất của các thiết bị máy tính lượng tử Nó cũng có thể được áp dụng để tối ưu hóa việc xử lý thông tin lượng tử tại các nút rơle lượng tử, do đó, dự kiến sẽ đóng góp vào việc thực hiện Internet lượng tử và giảm tác động môi trường

Kết quả này đã được công bố trên Tạp chí Khoa học Hoa Kỳ "Đánh giá vật lý A"Vào ngày 6 tháng 5 năm 2024

<vai trò của mỗi tổ chức>

- Viện thông tin và công nghệ thông tin quốc gia:
Khái niệm nghiên cứu, Phân tích sử dụng thuật toán nho bao gồm tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp có vấn đề, thảo luận về phân tích kết quả và giải thích, viết giấy

- Riken: Tạo và phân tích mã chương trình để thực hiện SuperComputer Fugaku, Thảo luận về phân tích kết quả và giải thích, sàng lọc giấy

- Đại học Khoa học Tokyo: Khái niệm và Thảo luận về nghiên cứu, Tinh chỉnh giấy

- Đại học Tokyo: Khái niệm nghiên cứu, thảo luận về phân tích kết quả và giải thích, sàng lọc giấy

<Thông tin bài viết>

tạp chí:Đánh giá vật lý A

doi:101103/Physreva109052605

Tiêu đề: Tổng hợp mạch lượng tử thông qua tìm kiếm kết hợp ngẫu nhiên

Các tác giả: Sahel Ashhab, Fumiki Yoshihara, Miwako Tsuji, Mitsuhisa Sato và Kouichi Semba

13037_13526

& AST; 1 Trình tự cổng lượng tử
Một tập hợp các hướng dẫn chỉ định các bước cho cổng^{& AST; 3}Hoạt động sẽ được thực hiện trên nhiều qubit Trong Hình 4, sáu đường màu xanh ngang biểu thị sáu qubit, với đầu vào ở bên trái và đầu ra ở bên phải Các hoạt động được thực hiện từ trái sang phải Mỗi hình vuông màu đỏ đại diện cho một cổng 1 qubit và mỗi đường thẳng đứng màu xanh lá cây kết nối hai đường màu xanh lam đại diện cho một cổng 2 qubit Trình tự cổng lượng tử bao gồm một chuỗi các cổng 1 qubit và cổng 2 qubit, nhưng chuỗi tối ưu là một chuỗi đạt được hiệu suất cao với số lượng cổng nhỏ nhất

& AST; 2 Cách tiếp cận xác suất
Một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp tính toán ngẫu nhiên thử các giải pháp khả thi và có thể thành công hoặc thất bại Nếu có nhiều giải pháp, các tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp có vấn đề có thể hoạt động tốt hơn các tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp phân tích tất cả các giải pháp có thể

& AST; 3 cổng
Một thao tác đơn giản được thực hiện trên một hoặc hai bit thông tin Một số nghiên cứu gần đây đã đề xuất các tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp cải tiến (công thức nấu ăn) để xây dựng trình tự của các cổng lượng tử thực hiện các nhiệm vụ lượng tử khác nhau Tuy nhiên, những công thức này không nhất thiết phải mang lại chuỗi lượng lượng tử ngắn nhất

& AST; 4 nho
Viết tắt của Kỹ thuật xung lên độ dốc Một thuật toán số sử dụng các nguyên tắc của lý thuyết điều khiển tối ưu để tìm xung tối ưu để điều khiển hệ thống lượng tử

& AST; 5 đã phát triển một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp áp dụng lý thuyết điều khiển tối ưu (nho^{& AST; 4}Thuật toán) cho một tìm kiếm toàn diện để xác định chuỗi cổng tối ưu về mặt lý thuyết
Thông cáo báo chí ngày 2 tháng 9 năm 2022,
"tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp mới để tìm thấy các chuỗi hoạt động lượng tử tối ưu một cách có hệ thống cho các máy tính lượng tử được phát triển"

& AST; 6 Fidelity
Một thước đo "sự gần gũi" của hai trạng thái lượng tử Nó đại diện cho xác suất một trạng thái lượng tử vượt qua thử nghiệm được xác định là một trạng thái lượng tử khác Nếu hai trạng thái lượng tử giống hệt nhau, độ trung thực giữa chúng bằng 1 (F & bằng; 1) Độ trung thực cũng đã được khái quát hóa để sử dụng như một thước đo "sự gần gũi" giữa hai toán tử đơn vị

& AST; 7 Giới hạn dưới lý thuyết cung cấp cho F & bằng; 1
Số lượng cổng CNOT tối thiểu cần thiết trong chuỗi cổng lượng tử để có được độ trung thực F & bằng; 1 Trong trường hợp chuẩn bị trạng thái N-Qubit, khi số lượng hạn ngạch (N) tăng, số lượng tham số trạng thái đại diện cũng tăng, như thể hiện trong "Số lượng CNTO CNTE (N_cnot) "Cột trong Bảng 1 của Phụ lục
The CNOT gate is a type of two-qubit gate. It serves to flip the state of the second qubit (target qubit) if and only if the first qubit (control qubit) is |1>.

& AST; 8 sự kết hợp lượng tử
Một số từ 0 đến 1 đại diện cho số lượng thông tin lượng tử đã bị suy giảm bởi tiếng ồn của thiết bị hoặc các không hoàn hảo khác Chỉ số kết hợp lượng tử bằng 1 khi thông tin đầu tiên là đầu vào vào bộ xử lý lượng tử và vẫn còn nguyên vẹn Nếu chỉ số kết hợp lượng tử bằng 0, điều đó có nghĩa là thông tin ban đầu bị mất hoàn toàn
Một trong những vấn đề lớn nhất cần được giải quyết trong sự phát triển hơn nữa của máy tính lượng tử là làm thế nào để đối phó với việc mất thông tin (không có khả năng duy trì trạng thái lượng tử kết hợp) do tiếng ồn bên trong máy tính

Về Đại học Khoa học Tokyo

tỷ lệ kèo góc nhà cái Đại học Khoa học Tokyo(TUS) là một trường đại học nổi tiếng và được kính trọng, và là trường đại học nghiên cứu tư nhân chuyên khoa khoa học lớn nhất ở Nhật Bản, với bốn cơ sở ở trung tâm Tokyo và vùng ngoại ô của nó và ở Hokkaido Được thành lập vào năm 1881, trường đại học đã liên tục đóng góp cho sự phát triển của Nhật Bản trong khoa học thông qua việc khắc sâu tình yêu đối với khoa học trong các nhà nghiên cứu, kỹ thuật viên và nhà giáo dục

Với sứ mệnh "tạo ra khoa học và công nghệ cho sự phát triển hài hòa của tự nhiên, con người và xã hội", TUS đã thực hiện một loạt các nghiên cứu từ khoa học cơ bản đến ứng dụng TUS đã chấp nhận một tỷ lệ bóng đá kèo nhà cái pháp nghiên cứu đa ngành và thực hiện nghiên cứu chuyên sâu trong một số lĩnh vực quan trọng nhất hiện nay TUS là một công đức nơi tốt nhất trong khoa học được công nhận và chăm sóc Đây là trường đại học tư duy nhất ở Nhật Bản đã sản xuất một người chiến thắng giải thưởng Nobel và là trường đại học tư duy nhất ở châu Á sản xuất những người chiến thắng giải thưởng Nobel trong lĩnh vực Khoa học Tự nhiên