量子计算

在过去的几天中，我一直在尝试为一个夏季项目收集与Quantum机器学习及其应用相关的材料（主要是研究论文）。以下是一些我发现很有趣的内容（从肤浅的阅读中得出）： 混合量子计算机上的无监督机器学习（JS Otterbach et al。，2017） 用于有监督和无监督机器学习的量子算法（Lloyd，Mohseni＆Rebentrost，2013） 预测波浪条件的机器学习框架（James，Zhang＆O'Donncha 2017） 量子神经元：量子计算机上机器学习的基本构建块（Cao，Guerreschi＆Aspuru-Guzik，2017） 用于量子异常检测的量子机器学习（Liu＆Rebentrost，2017） 但是，由于来自物理方面的更多知识，我在该领域没有太多的背景知识，并且发现大多数专业材料是不可渗透的。Ciliberto等。的论文：量子机器学习：经典观点在某种程度上帮助我掌握了一些基本概念。我正在寻找类似但更详尽的入门资料。如果您可以推荐教科书，视频讲座等，对量子机器学习领域有很好的介绍，那将非常有帮助。 例如，尼尔森（Nielsen）和庄（Chuang）的教科书全面介绍了量子计算和量子算法，并且在介绍性材料方面走得很远（尽管它从一个非常基础的层次开始，涵盖了量子力学和线性代数的所有必要部分）甚至是计算复杂性的基础！）。量子机器学习有什么类似的东西吗？ PS：我确实意识到量子机器学习是一个广阔的领域。如果有任何混淆，我想指出的是，我主要是在寻找涵盖经典机器学习算法的量子类似物细节的教科书/入门论文/讲座。

22 algorithm  resource-request  machine-learning 

许多人都对量子退火这一作为量子技术的应用感兴趣，这尤其是因为D-WAVE在该问题上的工作。在量子退火维基百科的文章暗示，如果一个执行的是“退火”慢慢就好了，人们意识到（特定的形式）绝热量子计算。量子退火似乎有很大的不同，因为它似乎并不以在绝热状态下进行演化为前提—它允许发生绝热转变。 不过，量子退火似乎比“匆忙完成绝热计算”更具直觉。似乎特别选择了一个由横向场组成的初始哈密顿量，这特别是为了考虑到能量分布中的隧穿效应（如在标准基础上所述，假定）。据说这与经典模拟退火中的温度类似（甚至可能是正式概括？）。这就提出了一个问题，即量子退火是否预设了诸如特定的初始横向场，哈密顿量之间的线性插值等特征？以及是否可以固定这些条件，以便能够与经典退火进行精确比较。 量子退火由什么构成，或多或少有形式上的概念，这将使人们指向某个东西并说“这是量子退火”或“这不是精确的量子退火，因为[它涉及某些附加特征或缺乏一些基本功能]“？ 或者：可以参考某些规范框架（可能参考原始论文之一）来描述量子退火。修订版E 58（5355），1998年 [ 可在此处免费获得PDF ]-连同一些典型的变化一起被接受为量子退火的例子？ 是否至少有一个足够精确的描述，我们可以说量子退火适当地概括了经典的模拟退火，而不是通过“在实践中更好地工作”或“在条件X，Y和Z下更好地工作”，而是在特定情况下进行。从某种意义上说，任何经典的模拟退火程序都可以被无噪声量子退火程序有效地模拟或可证明地被超越（就像unit元电路可以模拟随机算法一样）？

21 annealing  adiabatic-model 

基于这个问题，我被启发提出了一个问题，该问题指出，量子退火与通常的电路模型是完全不同的计算模型。我以前已经听说过，并且据我了解，门模型不适用于量子退火，但是我从未完全理解为什么这样做，或者如何解析退火器可以进行的计算。据我从几次谈话中了解到的（退火炉本身就是D波！），退火炉仅限于特定的哈密顿量。

21 d-wave  models  annealing 

为了表示量子计算机的状态，所有量子位都贡献一个状态向量（据我所知，这是量子计算与经典计算之间的主要区别之一）。我的理解是，可以在一个多量子位系统中仅测量一个量子位。测量一个量子比特如何影响整个系统（具体来说，它如何影响状态向量）？

21 quantum-state  measurement 

我正在研究量子计算和信息。我已经越过“表面代码”这个短语，但是找不到关于它是什么以及它如何工作的简短说明。希望你们能帮助我。 注意：如果您喜欢可以使用一些复杂的数学运算，则我在某种程度上熟悉量子力学。

21 error-correction  terminology 

我是一名计算机科学专业的学生，​​目前正在寻找资源，从那里我可以学习有关量子计算机，量子计算模型，其工作原理，其闸门和一些简单的量子算法的信息。

21 resource-request 

从数学意义上说，纠缠是传递的吗？ 更具体地说，我的问题是这样的： 考虑3个量子比特q1,q2q1,q2q_1, q_2和q3q3q_3。假使，假设 q1q1q_1和q2q2q_2纠缠在一起 q2q2q_2和q3q3q_3纠缠 然后，是q1q1q_1和q3q3q_3纠缠？如果是这样，为什么？如果没有，是否有具体的反例？ 关于我的纠缠概念： 量子位q1q1q_1和q2q2q_2纠缠在一起，如果在找出之后又纠缠了qq3q3q_3位q1q1q_1和q2q2q_2（找出q3q3q_3相当于测量q3q3q_3并丢弃结果）。 量子比特和q 3纠缠，如果在找出q 1之后，q比特q 2和q 3纠缠。q2q2q_2q3q3q_3q1个q1个q_1q2q2q_2q3q3q_3 量子位和q 3纠缠，如果在找出q 2之后，q位q 1和q 3纠缠。q1个q1个q_1q3q3q_3q2q2q_2q1个q1个q_1q3q3q_3 只要您明确指出该概念，就可以随意使用其他任何合理的纠缠概念（不一定是上面的那个）。

20 entanglement 

我的直觉是为什么量子计算可以比传统计算更好地表现出来，即波函数的波状性质允许您通过一次操作来干扰信息的多个状态，这在理论上可以实现指数级加速。 但是，如果真的只是复杂状态的相长干涉，为什么不仅仅对经典波进行干涉呢？ 而且，就此而言，如果品质因数仅仅是可以计算出多少步，那么为什么不从一个嵌入了所需计算的复杂动力系统开始。（即，为什么不只为特定问题创建“模拟模拟器”？）

20 classical-computing 

为什么需要纠错？我的理解是纠错可以消除噪声中的错误，但是噪声应该使自身平均化。为了弄清楚我在问什么，为什么不进行纠错而不是简单地运行操作（例如，执行一百次）并选择平均/最常见的答案呢？

20 error-correction  noise 

随着我们深入研究机器学习，似乎可以通过Coursera，edX等在该主题上在线找到许多值得尊敬的课程。由于量子计算仍处于起步阶段，更不用说令人生畏的艰巨性，提供易于理解的入门课程至关重要。 我能够找到这些课程： 量子信息科学I，第1部分 量子光学1：单光子 但是，我不确定第二门课程的相关性。 显然，随着主题逐渐成为主流，这个问题可能会在不久的将来得益于答案。

19 resource-request 

与当今使用的量子计算相比，量子计算使我们能够以不同的方式加密信息，但是量子计算机比当今的计算机功能强大得多。因此，如果我们设法建造量子计算机（因此使用量子密码术），那么所谓的“黑客”是否有更多或更少的机会被“黑客”到系统中？还是无法确定？

19 algorithm  cryptography  classical-computing 

这似乎是科学界，这是可以做到的“通用，容错”量子使用下面的所谓的“光学手段计算中广泛相信线性光学量子计算（LOQC） ”荷航首创（Knill， Laflamme，Milburn）。但是，LOQC仅使用包含零个或一个光子而不包含更多光子的光模式。 根据定义，连续光模式包含的光子不止一个。该文件在连续变量概率容错通用量子计算和取样问题杜丝等。（2018）[quant-ph arXiv：1806.06618v1]声称“概率通用容错”量子计算也可以使用压缩光的连续模式进行。该论文甚至走得更远，并声称有可能使用连续模式证明量子至上。实际上，该论文的摘要说： 此外，我们证明了该模型可以适用于产生采样问题，除非多项式层次结构崩溃，否则无法使用经典计算机对其进行有效模拟。 一家名为Xanadu的量子计算初创公司因与Seth Lloyd撰写了几篇论文而具有一定信誉，似乎声称它们最终也将能够在连续光模式下进行量子计算，并且比传统计算机做得更好。 然而，在我看来，他们正在做的事情是模拟计算（模拟计算是否可以进行容错错误纠正？）。而且，它们使用挤压和置换操作。这样的操作不能节省能量（挤压或移动模式可以改变其能量），因此，这样的操作似乎需要与外部环境交换宏观量的能量（而不是量化的量），这可能会在操作环境中引入很多噪声。 qc。此外，仅在实验室中获得了有限的较小值的压缩，而要获得普遍性，可能需要任意大的压缩作为资源。 所以，我的问题是，这些人是否过于乐观？在连续光模式下，实验室中可以实际进行哪种计算？

19 experiment  optical-quantum-computing  continuous-variable 

这是@heather对问题的回答的后续问题：为什么量子计算机必须保持在绝对零附近？ 我知道的： 超导量子计算：它是超导电子电路中量子计算机的一种实现。 光量子计算：它使用光子作为信息载体，并使用线性光学元件来处理量子信息，并使用光子检测器和量子存储器来检测和存储量子信息。 接下来，这是维基百科关于超导量子计算的进一步论述： 经典计算模型依赖于符合经典力学定律的物理实现。但是，众所周知，经典描述仅在特定情况下才是准确的，而自然的更笼统的描述是由量子力学给出的。量子计算研究了超出经典近似范围的量子现象在信息处理和通信中的应用。存在各种量子计算模型，但是最受欢迎的模型包含了量子位和量子门的概念。量子位是位的概括-具有两个可能状态的系统，该状态可能处于两个状态的量子叠加中。量子门是逻辑门的概括：它描述了给定其初始状态后，将一个或多个量子位应用于门之后将经历的转换。量子位和门的物理实现很困难，原因与在日常生活中难以观察到量子现象的原因相同。一种方法是在超导体中实现量子计算机，在该超导体中，量子效应变得宏观化，尽管以极低的工作温度为代价。 这确实有道理！但是，我一直在寻找为什么光量子计算机不需要超导量子计算机那样的“极低温度”。它们难道没有遇到同样的问题吗，就是说，光学量子计算机中的量子现象是否像超导量子计算机那样难于观察？这样的计算机在室温下是否已经产生了宏观的量子效应？为什么这样？ 我在Wikipedia上进行了线性光学量子计算的描述，但没有找到类似“温度”的内容。

19 physical-realization  optical-quantum-computing  architecture  superconducting-quantum-computing 

稀释冰箱是将超导量子位冷却至10毫卡尔文的唯一方法吗？如果没有，还有哪些其他方法？为什么稀释制冷是主要方法？

19 physical-realization  architecture  physical-qubit  superconducting-quantum-computing  dilution-refrigerator 

当前，哪项量子纠错码以最高的容错阈值保存了记录？我知道表面代码相当不错（吗？），但是很难找到确切的数字。我还阅读了一些有关将表面代码推广到3D群集（拓扑量子错误校正）的概述。我猜想这项研究的主要动机是增加任意长度计算的阈值。≈ 10− 2≈10-2\approx10^{-2} 我的问题是：哪个量子纠错码具有最高阈值（在撰写本文时已得到证明）？ 为了判断该值，最好知道理论上可达到的阈值。因此，如果您知道任意量子纠错码的阈值的（非平凡的）上限，那就太好了。

19 error-correction  noise  fault-tolerance