Porte quantique

En informatique quantique, et plus précisément dans le modèle de de calcul, une porte quantique (ou porte logique quantique) est un circuit quantique élémentaire opérant sur un petit nombre de qubits. Les portes quantiques sont les briques de base des circuits quantiques, comme le sont les portes logiques classiques pour des circuits numériques classiques. Contrairement à de nombreuses portes logiques classiques, les portes logiques quantique sont « réversibles ». Cependant, il est possible d'effectuer un calcul classique en utilisant uniquement des portes réversibles. Par exemple, la porte de Toffoli réversible peut implémenter toutes les fonctions Booléennes, souvent au prix de devoir utiliser des . La porte de Toffoli a un équivalent quantique direct, montrant que des circuits quantiques peuvent effectuer toutes les opérations effectuées par les circuits classiques. Les portes logiques quantiques sont représentées par des matrices unitaires. Les portes quantiques les plus courant

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A quantum algorithm for the direct estimation of the steady state of open quantum systems

Nathan Ramusat, Vincenzo Savona

Simulating the dynamics and the non-equilibrium steady state of an open quantum system are hard computational tasks on conventional computers. For the simulation of the time evolution, several efficient quantum algorithms have recently been developed. However, computing the non-equilibrium steady state as the long-time limit of the system dynamics is often not a viable solution, because of exceedingly long transient features or strong quantum correlations in the dynamics. Here, we develop an efficient quantum algorithm for the direct estimation of averaged expectation values of observables on the non-equilibrium steady state, thus bypassing the time integration of the master equation. The algorithm encodes the vectorized representation of the density matrix on a quantum register, and makes use of quantum phase estimation to approximate the eigenvector associated to the zero eigenvalue of the generator of the system dynamics. We show that the output state of the algorithm allows to estimate expectation values of observables on the steady state. Away from critical points, where the Liouvillian gap scales as a power law of the system size, the quantum algorithm performs with exponential advantage compared to exact diagonalization.

VEREIN FORDERUNG OPEN ACCESS PUBLIZIERENS QUANTENWISSENSCHAF2021

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Constructive Training Methods for Feedforward Neural Networks with Binary Weights

Frédéric Aviolat

Quantization of the parameters of a Perceptron is a central problem in hardware implementation of neural networks using a numerical technology. A neural model with each weight limited to a small integer range will require little surface of silicon. Moreover, according to Occam's razor principle, better generalization abilities can be expected from a simpler computational model. The price to pay for these benefits lies in the difficulty to train these kind of networks. This paper proposes essentially two new ideas for constructive training algorithms, and demonstrates their efficiency for the generation of feedforward networks composed of Boolean threshold gates with discrete weights. A proof of the convergence of these algorithms is given. Some numerical experiments have been carried out and the results are presented in terms of the size of the generated networks and of their generalization abilities.

1996

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Fully Tunable Longitudinal Spin-Photon Interactions in Si and Ge Quantum Dots

Pasquale Scarlino

Spin qubits in silicon and germanium quantum dots are promising platforms for quantum computing, but entangling spin qubits over micrometer distances remains a critical challenge. Current prototypical architectures maximize transversal interactions between qubits and microwave resonators, where the spin state is flipped by nearly resonant photons. However, these interactions cause backaction on the qubit that yields unavoidable residual qubit-qubit couplings and significantly affects the gate fidelity. Strikingly, residual couplings vanish when spin-photon interactions are longitudinal and photons couple to the phase of the qubit. We show that large and tunable spin-photon interactions emerge naturally in state-of-the-art hole spin qubits and that they change from transversal to longitudinal depending on the magnetic field direction. We propose ways to electrically control and measure these interactions, as well as realistic protocols to implement fast high-fidelity two-qubit entangling gates. These protocols work also at high temperatures, paving the way toward the implementation of large-scale quantum processors.

AMER PHYSICAL SOC2022

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Informatique quantique

L'informatique quantique est le sous-domaine de l'informatique qui traite des calculateurs quantiques et des associés. La notion s'oppose à celle d'informatique dite « classique » n'utilisant que d

Qubit

En informatique quantique, un qubit ou qu-bit (quantum + bit ; prononcé ), parfois écrit qbit, est un système quantique à deux niveaux, qui représente la plus petite unité de stockage d'information q

Information quantique

La théorie de l'information quantique, parfois abrégée simplement en information quantique, est un développement de la théorie de l'information de Claude Shannon exploitant les propriétés de la mécani

CS-308: Quantum computation

The course introduces teh paradigm of quantum computation in an axiomatic way. We introduce the notion of quantum bit, gates, circuits and we treat the most important quantum algorithms. We also touch upon error correcting codes. This course is independent of COM-309.

PHYS-454: Quantum optics and quantum information

This lecture describes advanced concepts and applications of quantum optics. It emphasizes the connection with ongoing research, and with the fast growing field of quantum technologies. The topics cover some aspects of quantum information processing, quantum sensing and quantum simulation.

EE-110: Logic systems (for MT)

Ce cours couvre les fondements des systèmes numériques. Sur la base d'algèbre Booléenne et de circuitscombinatoires et séquentiels incluant les machines d'états finis, les methodes d'analyse et de synthèse de systèmelogiques sont étudiées et appliquée