Transitions in Quantum Complexity

量子复杂性的转变

基本信息

  • 批准号:
    2014000
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2023-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

A universal quantum simulator needs unlimited access to a so-called universal set of gates. Universal gates, however, are expensive and noisy and therefore a resource that must be used sparingly with current technology. Understanding how starting from economical designs one can achieve more universal quantum simulators with sparse resources is of fundamental importance in both the construction of realistic quantum computers and in the theoretical understanding of quantum complexity, quantum chaos, and even black hole physics. Advancing our understanding of quantum simulators and quantum computers is one of the main goals of the country's current endeavor in both fundamental and applied science. Being at the forefront of the upcoming quantum information industrial revolution will bring enormous benefits for the economy, in particular creating new opportunities for people from disadvantageous backgrounds and provide an impulse for the advancement of scientific education at all levels. How universal a quantum circuit is can be captured by how well it reproduces some average properties of quantum evolutions. In this project the group aims at studying how by doping circuits made of non-universal Clifford gates by means of non-Clifford gates one can drive transitions in quantum complexity and achieve a more universal coverage of the ensemble of quantum circuits. They study the transitions in quantum complexity by entanglement complexity, out-of-time-order correlation functions, unitary t-designs, and the behavior of such circuits under an entanglement cooling protocol. Moreover, they plan to apply techniques of machine learning by a deep neural network to both detect the transitions in quantum complexity and to optimize the circuit architecture given the density of non-Clifford gates.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
通用量子模拟器需要无限制地访问所谓的通用门集合。然而,万能闸门既昂贵又嘈杂,因此是一种必须在当前技术中节俭使用的资源。了解如何从经济的设计出发,在资源稀少的情况下实现更通用的量子模拟器,对于构建现实的量子计算机,以及从理论上理解量子复杂性、量子混沌,甚至黑洞物理,都是至关重要的。提高我们对量子模拟器和量子计算机的理解是国家当前基础科学和应用科学努力的主要目标之一。走在即将到来的量子信息产业革命的前沿,将为经济带来巨大的好处,特别是为弱势群体创造新的机会,并为各级科学教育的推进提供动力。量子电路的普适性可以通过它对量子演化的一些平均性质的再现来衡量。在这个项目中,该小组的目标是研究如何通过使用非通用Clifford门来掺杂由非通用Clifford门组成的电路,从而驱动量子复杂性的跃迁,并实现对量子电路集合的更普遍的覆盖。他们通过纠缠复杂性、无序关联函数、酉t设计以及在纠缠冷却协议下这类电路的行为来研究量子复杂性的转变。此外,他们计划应用深度神经网络的机器学习技术来检测量子复杂性的转变,并在非Clifford门密度的情况下优化电路架构。这一奖项反映了NSF的法定使命,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Entanglement of random hypergraph states
  • DOI:
    10.1103/physreva.106.012410
  • 发表时间:
    2021-10
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    You Zhou;A. Hamma
  • 通讯作者:
    You Zhou;A. Hamma
Quantum Chaos is Quantum
  • DOI:
    10.22331/q-2021-05-04-453
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    L. Leone;Salvatore F. E. Oliviero;You Zhou;A. Hamma
  • 通讯作者:
    L. Leone;Salvatore F. E. Oliviero;You Zhou;A. Hamma
Complexity of frustration: A new source of non-local non-stabilizerness
  • DOI:
    10.21468/scipostphys.15.4.131
  • 发表时间:
    2022-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Jovan Odavić;Tobias Haug;G. Torre;A. Hamma;Fabio Franchini;S. Giampaolo
  • 通讯作者:
    Jovan Odavić;Tobias Haug;G. Torre;A. Hamma;Fabio Franchini;S. Giampaolo
Transitions in entanglement complexity in random quantum circuits by measurements
通过测量测量随机量子电路中纠缠复杂度的转变
  • DOI:
    10.1016/j.physleta.2021.127721
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Oliviero, Salvatore F.E.;Leone, Lorenzo;Hamma, Alioscia
  • 通讯作者:
    Hamma, Alioscia
Entanglement complexity of the Rokhsar-Kivelson-sign wavefunctions
  • DOI:
    10.1103/physrevb.107.134202
  • 发表时间:
    2022-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Stefano Piemontese;T. Roscilde;A. Hamma
  • 通讯作者:
    Stefano Piemontese;T. Roscilde;A. Hamma
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Maxim Olchanyi其他文献

Maxim Olchanyi的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Maxim Olchanyi', 18)}}的其他基金

Number-Theory-Inspired Effects in Cold Atoms
冷原子中受数论启发的效应
  • 批准号:
    2309271
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Ways to Mitigate Decoherence in Solitonic Schroedinger Cats
减轻孤立薛定谔猫退相干的方法
  • 批准号:
    1912542
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Collaborative Research: Joint NSF-BSF Proposal: Nonlinear Dynamics with Gross-Pitaevskii Breathers
合作研究:NSF-BSF 联合提案:采用 Gross-Pitaevskii 呼吸器的非线性动力学
  • 批准号:
    1607221
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Rare and Exotic Nonlinear Effects in Cold Atomic Gases
冷原子气体中罕见且奇异的非线性效应
  • 批准号:
    1402249
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Quantum Nonequilibrium Dynamics
量子非平衡动力学
  • 批准号:
    1019197
  • 财政年份:
    2010
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Empirical Manifestations of Integrability in Cold Quantum Gases
冷量子气体可积性的经验表现
  • 批准号:
    0754942
  • 财政年份:
    2007
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Empirical Manifestations of Integrability in Cold Quantum Gases
冷量子气体可积性的经验表现
  • 批准号:
    0621703
  • 财政年份:
    2006
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
International School on "Quantum Gases in Low Dimensions"
国际学校“低维量子气体”
  • 批准号:
    0244810
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Nonperturbative Methods in the Theory of Dilute Bose Gases
稀玻色气体理论中的非微扰方法
  • 批准号:
    0301052
  • 财政年份:
    2003
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Atoms in Tight Traps: Theory of Scattering in Restricted Geometries and Applications
紧密陷阱中的原子:受限几何结构中的散射理论及其应用
  • 批准号:
    0070333
  • 财政年份:
    2000
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Simulation and certification of the ground state of many-body systems on quantum simulators
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2020
  • 资助金额:
    40 万元
  • 项目类别:
Mapping Quantum Chromodynamics by Nuclear Collisions at High and Moderate Energies
  • 批准号:
    11875153
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    60.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

CAREER: Complexity Theory of Quantum States: A Novel Approach for Characterizing Quantum Computer Science
职业:量子态复杂性理论:表征量子计算机科学的新方法
  • 批准号:
    2339116
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Career: The Complexity pf Quantum Tasks
职业:量子任务的复杂性
  • 批准号:
    2339711
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
FET: SMALL: Quantum algorithms and complexity for quantum algebra and topology
FET:小:量子算法以及量子代数和拓扑的复杂性
  • 批准号:
    2330130
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Center: JILA-PFC: Comprehension and Control of Emerging Complexity at the Quantum Frontier
中心:JILA-PFC:量子前沿新兴复杂性的理解和控制
  • 批准号:
    2317149
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
CAREER: Complexity of quantum many-body systems: learnability, approximations, and entanglement
职业:量子多体系统的复杂性:可学习性、近似和纠缠
  • 批准号:
    2238836
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
FET: Small: A triangle of quantum mathematics, computational complexity, and geometry
FET:小:量子数学、计算复杂性和几何的三角关系
  • 批准号:
    2317280
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Standard Grant
FET: Medium: Quantum Algorithms, Complexity, Testing and Benchmarking
FET:中:量子算法、复杂性、测试和基准测试
  • 批准号:
    2311733
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
Quantum Information, Computation, and Complexity
量子信息、计算和复杂性
  • 批准号:
    RGPIN-2019-03949
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Algorithms and complexity for quantum advantage
量子优势的算法和复杂性
  • 批准号:
    RGPIN-2019-04198
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
Complexity of quantum processes
量子过程的复杂性
  • 批准号:
    RGPIN-2018-04184
  • 财政年份:
    2022
  • 资助金额:
    $ 36万
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了