論文の概要: A prototype of quantum von Neumann architecture
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.09345v2
- Date: Thu, 1 Sep 2022 06:42:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-04 07:28:17.697063
- Title: A prototype of quantum von Neumann architecture
- Title（参考訳）: 量子フォン・ノイマン建築のプロトタイプ
- Authors: D.-S. Wang
- Abstract要約: 我々は、フォン・ノイマンアーキテクチャの量子バージョンである普遍量子コンピュータシステムのモデルを提案する。
量子メモリユニットの要素としてebitを使用し、量子制御ユニットと処理ユニットの要素としてqubitを使用する。
本研究は,量子情報の多様体パワーを実証し,量子コンピュータシステム構築の道を開くものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: A modern computer system, based on the von Neumann architecture, is a
complicated system with several interactive modular parts. Quantum computing,
as the most generic usage of quantum information, follows a hybrid architecture
so far, namely, quantum algorithms are stored and controlled classically, and
mainly the executions of them are quantum, leading to the so-called quantum
processing units. Such a quantum-classical hybrid is constrained by its
classical ingredients, and cannot reveal the computational power of a fully
quantum computer system as conceived from the beginning of the field. Recently,
the nature of quantum information has been further recognized, such as the
no-programming and no-control theorems, and the unifying understandings of
quantum algorithms and computing models. As a result, in this work we propose a
model of universal quantum computer system, the quantum version of the von
Neumann architecture. It uses ebits (i.e., Bell states) as elements of the
quantum memory unit, and qubits as elements of the quantum control unit and
processing unit. As a digital quantum system, its global configurations can be
viewed as tensor-network states. Its universality is proved by the capability
to execute quantum algorithms based on a program composition scheme via a
universal quantum gate teleportation. It is also protected by the uncertainty
principle, the fundamental law of quantum information, making it quantum-secure
distinct from the classical case. In particular, we introduce a few variants of
quantum circuits, including the tailed, nested, and topological ones, to
characterize the roles of quantum memory and control, which could also be of
independent interest in other contexts. In all, our primary study demonstrates
the manifold power of quantum information and paves the way for the creation of
quantum computer systems in the near future.
- Abstract（参考訳）: フォン・ノイマンアーキテクチャに基づく現代のコンピュータシステムは、いくつかのインタラクティブなモジュラー部品を持つ複雑なシステムである。
量子コンピューティングは、量子情報の最も一般的な利用として、これまでのところ、量子アルゴリズムは古典的に保存され制御され、その実行は主に量子であり、いわゆる量子処理ユニットへと繋がるハイブリッドアーキテクチャに従っている。
このような量子古典ハイブリッドは、古典的な成分によって制約されており、場の始めから考え出された完全量子コンピュータシステムの計算能力を明らかにすることはできない。
近年、ノープログラミングやノーコントロールの定理、量子アルゴリズムと計算モデルの統一的な理解など、量子情報の性質がさらに認識されるようになった。
そこで本研究では,フォン・ノイマンアーキテクチャの量子バージョンである普遍量子コンピュータシステムのモデルを提案する。
量子メモリユニットの要素としてebit(ベル状態)を使用し、量子制御ユニットと処理ユニットの要素としてqubitを使用する。
デジタル量子システムとして、そのグローバル構成はテンソルネットワーク状態と見なすことができる。
その普遍性は、ユニバーサル量子ゲートテレポーテーションを介してプログラム合成スキームに基づいて量子アルゴリズムを実行する能力によって証明される。
また、量子情報の基本的な法則である不確実性原理によって保護され、古典的な場合とは量子安全性が異なる。
特に、量子メモリと制御の役割を特徴付けるために、テール、ネスト、トポロジなど、量子回路のいくつかの変種を導入する。
いずれにせよ、我々の最初の研究は、量子情報の多様体力を示し、近い将来に量子コンピュータシステムを構築するための道を開くものである。
関連論文リスト
- Quantum Algorithms and Applications for Open Quantum Systems [1.7717834336854132]
オープン量子系の基本理論の簡潔な要約を提供する。
次に、最近の量子アルゴリズムに関する議論を掘り下げる。
我々は,本分野の現実的な化学,生物,物質システムへの適用性を実証し,関連する応用の議論を締めくくった。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-07T19:02:22Z) - Quantum data learning for quantum simulations in high-energy physics [55.41644538483948]
本研究では,高エネルギー物理における量子データ学習の実践的問題への適用性について検討する。
我々は、量子畳み込みニューラルネットワークに基づくアンサッツを用いて、基底状態の量子位相を認識できることを数値的に示す。
これらのベンチマークで示された非自明な学習特性の観察は、高エネルギー物理学における量子データ学習アーキテクチャのさらなる探求の動機となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-29T18:00:01Z) - Quantum Machine Learning: from physics to software engineering [58.720142291102135]
古典的な機械学習アプローチが量子コンピュータの設備改善にどのように役立つかを示す。
量子アルゴリズムと量子コンピュータは、古典的な機械学習タスクを解くのにどのように役立つかについて議論する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-04T23:37:45Z) - Optimal Stochastic Resource Allocation for Distributed Quantum Computing [50.809738453571015]
本稿では,分散量子コンピューティング(DQC)のためのリソース割り当て方式を提案する。
本評価は,提案手法の有効性と,量子コンピュータとオンデマンド量子コンピュータの両立性を示すものである。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-16T02:37:32Z) - Scalable Simulation of Quantum Measurement Process with Quantum
Computers [13.14263204660076]
量子計測過程をエミュレートする量子ビットモデルを提案する。
1つのモデルは単一光子検出によって動機付けされ、もう1つはスピン測定によって動機付けされる。
我々はSchr"odinger cat-like状態を生成し、それに対応する量子回路を明示的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-28T14:21:43Z) - A thorough introduction to non-relativistic matrix mechanics in
multi-qudit systems with a study on quantum entanglement and quantum
quantifiers [0.0]
この記事では、非相対論的行列力学の深い理解を提供する。
それぞれ1-qubit, 1-qutrit, 2-qubit, 2-qudit コヒーレントおよび非コヒーレント密度演算子を導出し解析する。
また、量子非破壊測定、量子デコヒーレンス、特に量子エンタングルメントの基本的な概念についても論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-09-14T05:06:47Z) - Efficient criteria of quantumness for a large system of qubits [58.720142291102135]
大規模部分量子コヒーレント系の基本パラメータの無次元結合について論じる。
解析的および数値計算に基づいて、断熱進化中の量子ビット系に対して、そのような数を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-30T23:50:05Z) - Imaginary Time Propagation on a Quantum Chip [50.591267188664666]
想像時間における進化は、量子多体系の基底状態を見つけるための顕著な技術である。
本稿では,量子コンピュータ上での仮想時間伝搬を実現するアルゴリズムを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-02-24T12:48:00Z) - Quantum Deformed Neural Networks [83.71196337378022]
我々は,量子コンピュータ上で効率的に動作するように設計された新しい量子ニューラルネットワーク層を開発した。
入力状態の絡み合いに制限された場合、古典的なコンピュータでシミュレートすることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-21T09:46:12Z) - Quantum entanglement recognition [0.0]
機械学習技術に基づく絡み合いを探索するための枠組みを定式化する。
得られた量子エンタングルメント認識タスクは正確であり、よく制御されたエラーを割り当てることができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-28T18:00:00Z) - Quantum Computation [0.0]
量子計算の中核となる原理と応用分野について論じ,要約する。
物理系の挙動に対する計算のマッピングは歴史的課題である。
量子コンピュータが正しく機能するために必要な技術を評価する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-04T11:57:18Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。