量子信息科学中的凸优化问题研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11805010
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A2502.量子物理与量子信息
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The rapid development of quantum information science is plagued with complex mathematical problems, and convex optimization theory is the appropriate tool to tackle them. In quantum mechanics, since the set of quantum states as well as quantum measurements are defined by semi-definite constraints, many important problems in quantum information like the computation of ground state energies, local value of the Bell inequality, entanglement detection and quantification, and so on can all be solved using convex optimization techniques. Semi-definite programming or even linear programming methods are proved to be very useful for small-scale problems. However, along with the rapid development of quantum information science, the problems we need to solve become more and more complex, thus new and more efficient convex optimization techniques are urgently required. In this project, by making use of the so-called Gilbert’s algorithm which has been successfully applied to quantum information very recently, we will first study how to perform convex optimization over the space of quantum measurements, and then extend it to the joint space of quantum states and quantum measurements. Including our previous results on the convex optimization over the space of quantum states, we will eventually develop a complete and systematic set of convex optimization techniques, hopefully to cover most of the convex optimization tasks in quantum information science.
复杂的数学问题一直困扰着量子信息科学的快速发展,而凸优化理论是解决这些问题最恰当的工具。在量子力学中,由于量子态的集合以及量子测量的集合都是由半正定的约束条件来定义的,因此量子信息中的许多重要问题比如基态能量的计算、贝尔不等式的局域值以及纠缠的判定和度量等都可以用凸优化的技术来解决。半定规划甚至线性规划的方法对于小规模的问题非常有效,然而随着量子信息科学的快速发展,我们所需解决的问题越来越复杂,因此新的更高效的凸优化技术亟待发展。在本项目中,我们依托最近被成功应用到量子信息领域的吉尔伯特算法,首先研究如何在量子测量的空间上进行凸优化,进而将其拓展到量子态和量子测量的联合空间上。包括我们前期在量子态空间凸优化问题已经取得的成果,最终我们将发展一套完整且系统的凸优化技术,基本能够涵盖量子信息领域大部分的凸优化任务。

结项摘要

随着量子信息科学的快速发展,我们所需解决的问题越来越复杂,因此新的更高效的凸优化算法亟待发展。在本项目中,我们依托最近被成功应用到量子信息领域的吉尔伯特算法,首先将吉尔伯特算法拓展到了量子测量空间,并将吉尔伯特算法用作满足限制条件的工具,完成了在量子测量空间以及在量子态和量子测量联合空间上的凸优化任务。包括我们前期在量子态空间凸优化问题已经取得的成果,最终我们发展了一套完整且系统的凸优化技术,基本能够涵盖量子信息领域大部分的凸优化任务。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Efficient Experimental Verification of Quantum Gates with Local Operations
通过局部操作对量子门进行高效实验验证
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.128.020502
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Rui-Qi Zhang;Zhibo Hou;Jun-Feng Tang;Jiangwei Shang;Huangjun Zhu;Guo-Yong Xiang;Chuan-Feng Li;Guang-Can Guo
  • 通讯作者:
    Guang-Can Guo
Universally Optimal Verification of Entangled States with Nondemolition Measurements
通过非破坏测量对纠缠态进行普遍最优验证
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.126.090504
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Ye-Chao Liu;Jiangwei Shang;Rui Han;Xiangdong Zhang
  • 通讯作者:
    Xiangdong Zhang
Efficient verification of quantum processes
量子过程的高效验证
  • DOI:
    10.1103/physreva.101.042315
  • 发表时间:
    2020-04-15
  • 期刊:
    PHYSICAL REVIEW A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Ye-Chao;Shang, Jiangwei;Zhang, Xiangdong
  • 通讯作者:
    Zhang, Xiangdong
Proper error bars for self-calibrating quantum tomography
自校准量子断层扫描的正确误差线
  • DOI:
    10.1103/physreva.100.022333
  • 发表时间:
    2019-04
  • 期刊:
    Physical Review A
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Jun Yan Sim;Jiangwei Shang;Hui Khoon Ng;Berthold-Georg Englert
  • 通讯作者:
    Berthold-Georg Englert
Quantifying Quantum Resources with Conic Programming
使用圆锥规划量化量子资源
  • DOI:
    10.1103/physrevlett.122.130404
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Physical Review Letters
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Roope Uola;Tristan Kraft;Jiangwei Shang;Xiao-Dong Yu;Otfried Gühne
  • 通讯作者:
    Otfried Gühne

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基于波动方程偏移的宽方位三维角道集提取
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断背斜应变中和面张性段储层主控因素及预测方法 ——以克拉苏冲断带为例
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    尚江伟
基于井数据约束的高精度层析速度反演
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  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    物探与化探
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    白雪;李振春;张凯;宋翔宇;杨国权;尚江伟
  • 通讯作者:
    尚江伟

其他文献

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大型量子体系高效定标技术的实用化研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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