Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Design of Quantum Circuits for Variational Quantum Algorithms

Matouš Nawrath

Published Jan 1, 2026• 0 citations
OpenAlex

Abstract

Tato práce se zabývá variačním kvantovým eigensolverem (VQE), s konkrétním zaměřením na aplikaci při hledání minimální energie molekuly vodíku. Popisuje veškeré části tohoto algoritmu a zkoumá výhody užití různých typů kvantových hradel a metod provázání při konstrukci kvantového obvodu, Ansatzu, pro přesnější výpočet minimální energie.

Related papers

Quantum variational methods applied in physics

Štěpán Skalka

Tato bakalářská práce se zabývá kvantovými variačními metodami a jejich aplikací ve fyzice. V teoretické části jsou popsány základní principy kvantové informatiky a variačních kvantových algoritmů. Dále jsou naznačeny možné fyzikální aplikace těchto algoritmů. Praktická část se zaměřuje na aplikaci algoritmu VQE (Variational Quantum Eigensolver) na reálný fyzikální problém, konkrétně na hledání základního stavu charmonia. Výsledky ukazují, že i přes omezení současných kvantových počítačů je možné dosáhnout relevantních výsledků, které mohou být užitečné pro další výzkum v různých oblastech fyziky.

•Aug 24, 2024•0 citations

Evolutionary Optimization of Quantum Circuits

Jan Kastner

Diplomová práce představuje metodu pro automatizovanou syntézu kvantových obvodů založenou na gramatické evoluci a vícekriteriální optimalizaci. Navržený způsob reprezentace jedince dovoluje jedinému genomu současně kódovat více instancí problému, což evolučnímu procesu usnadňuje zachycení sdílených strukturních vlastností kvantových obvodů. Navržený přístup byl vyhodnocen na referenčních úlohách zahrnujících Deutsche–Jozsův algoritmus, Groverův vyhledávací algoritmus, kvantovou Fourierovu transformaci a reverzibilní kvantové sčítačky, přičemž ve všech uvažovaných případech byly úspěšně syntetizovány plně funkční obvody. V případě kvantové Fourierovy transformace a Deutsche–Jozsova algoritmu metoda odhalila obecné principy konstrukce obvodů pro libovolný počet qubitů. U Groverova algoritmu s jediným označeným prvkem metoda identifikovala alternativní řešení vyžadující menší počet kvantových hradel než standardní implementace při zachování optimálního počtu volání orákula.

•Jan 1, 2026•0 citations

Programming and simulation with quantum computers

Jiří Viták

Přestože kvantové počítače, které mohou překonat konvenční počítače, jsou stále ve vývoji, je pro přípravu na budoucnost kvantové výpočetní techniky zásadní, abychom pokročili v porozumění a vývoji kvantových algoritmů. Tento bakalářský projekt zkoumá rozvíjející se oblast kvantového programování a simulace na aktuálně dostupných kvantových počítačích. Studujeme základy kvantového počítání a shrnujeme běžně používané principy používané v této oblasti. Teoreticky popisujeme kvantové procházky s klíčovým důrazem na varianty s diskrétním časem, které tvoří stěžejní část této práce. Dále představujeme optimalizovanou metodu pro efektivní implementaci kvantových procházek v diskrétním čase vhodnou pro současnou architekturu kvantových počítačů. Ukazujeme, že tato metoda je ve srovnání s běžnými metodami úspěšnější při zkoumání aspektů souvisejících s kvantovými procházkami, jako je dynamika šíření a dokonalý přenos stavu.

•Aug 21, 2024•0 citations

Programming and simulation with quantum computers

Yakovenko, Mykola

Tato práce zkoumá výkonnost a spolehlivost kvantového hardwaru éry NISQ při provádění kvantových algoritmů a simulaci otevřených kvantových systémů. Po přehledu základních konceptů kvantového výpočtu, simulace a dynamiky otevřených systémů představujeme techniky kolizních modelů pro emulaci nemarkovovských procesů. Následně implementujeme Deutsch-Jozsův a Groverův algoritmus na kvantových počítačích IBM a charakterizujeme přesnost výsledků. Na téže platformě implementujeme nemarkovovský kolizní model a ukazujeme, že kvantový hardware dokáže tyto procesy úspěšně simulovat. Také pozorujeme, že šum v hardwaru negativně ovlivňuje paměťové efekty, které jsou pro nemarkovovské procesy zásadní. Pro zmírnění tohoto šumu aplikujeme techniky mitigace chyb a systematicky porovnáváme nemitigované a mitigované výsledky, abychom vyhodnotili zlepšení přesnosti. Naše zjištění ukazují, že ačkoliv zařízení NISQ mohou věrně reprodukovat klíčové kvantové jevy, mitigace chyb není nezbytná pro kvantitativně spolehlivou simulaci paměťových efektů.

•Aug 4, 2025•0 citations

Programming quantum computers

Vlastimil Hudeček

Díky rychlému vývoji kvantových počítačů v nedávné době, narůstá zájem o kvantové algoritmy a jejich využití. V prvních kapitolách této práce je podán stručný úvod do tématu kvantové výpočetní techniky a algoritmů. Dále jsou v nich shrnuty principy, vlastnosti a použití dvou významných kvantových algoritmů, variační algoritmus hledání vlastních čísel (VQE) a kvantový aproximační optimalizační algoritmus (QAOA). V dalších kapitolách jsou nastíněny v současné době dostupné softwarové nástroje pro vývoj kvantových programů, důraz je zde kladen na SDK Qiskit od IBM. Poslední část práce se věnuje implementaci zkoumaných algoritmů.

•Jan 27, 2023•0 citations

Using Learning to Optimize to train Variational Quantum Algorithms

Ondřej Sukdol

Očekává se, že zašuměná kvantová zařízení střední velikosti dokážou brzy řešit některé problémy nezvládnutelné klasickými pořítači. Hlavní oblastí jejich po- tenciálního brzkého využití jsou variační kvantové algoritmy. Jde o kombinaci klasických a kvantových výpočtů, kde se snažíme optimalizovat parametry pro parametrizovaný kvantový obvod. Při optimalizaci parametrizovaných kvan- tových obvodů může dojít ke komplikacím specifickým pro kvantová zařízení, např. k problému pustých plání. V této práci se snažíme s těmito problémy vypořádat pomocí trénované optimalizace. Tato technika se pokouší o zefek- tivnění optimalizace tím, že natrénuje optimizer tak, aby se naučil vlastnosti ztrátové funkce pro daný problém. Experimentujeme zde s optimizery, které kromě gradientu ztrátové funkce používají k optimalizaci parametrů také in- formace získané rozkladem na dynamické módy.

•May 16, 2025•0 citations
Tato práce se zabývá variačním kvantovým eigensolverem (VQE), s konkrétním zaměřením na aplikaci při hledání minimální energie molekuly vodíku. Popisuje veškeré části tohoto algoritmu a zkoumá výhody užití různých typů kvantových hradel a metod provázání při konstrukci kvantového obvodu, Ansatzu, pro přesnější výpočet minimální energie.
Tato bakalářská práce se zabývá kvantovými variačními metodami a jejich aplikací ve fyzice. V teoretické části jsou popsány základní principy kvantové informatiky a variačních kvantových algoritmů. Dále jsou naznačeny možné fyzikální aplikace těchto algoritmů. Praktická část se zaměřuje na aplikaci algoritmu VQE (Variational Quantum Eigensolver) na reálný fyzikální problém, konkrétně na hledání základního stavu charmonia. Výsledky ukazují, že i přes omezení současných kvantových počítačů je možné dosáhnout relevantních výsledků, které mohou být užitečné pro další výzkum v různých oblastech fyziky.
Diplomová práce představuje metodu pro automatizovanou syntézu kvantových obvodů založenou na gramatické evoluci a vícekriteriální optimalizaci. Navržený způsob reprezentace jedince dovoluje jedinému genomu současně kódovat více instancí problému, což evolučnímu procesu usnadňuje zachycení sdílených strukturních vlastností kvantových obvodů. Navržený přístup byl vyhodnocen na referenčních úlohách zahrnujících Deutsche–Jozsův algoritmus, Groverův vyhledávací algoritmus, kvantovou Fourierovu transformaci a reverzibilní kvantové sčítačky, přičemž ve všech uvažovaných případech byly úspěšně syntetizovány plně funkční obvody. V případě kvantové Fourierovy transformace a Deutsche–Jozsova algoritmu metoda odhalila obecné principy konstrukce obvodů pro libovolný počet qubitů. U Groverova algoritmu s jediným označeným prvkem metoda identifikovala alternativní řešení vyžadující menší počet kvantových hradel než standardní implementace při zachování optimálního počtu volání orákula.
Přestože kvantové počítače, které mohou překonat konvenční počítače, jsou stále ve vývoji, je pro přípravu na budoucnost kvantové výpočetní techniky zásadní, abychom pokročili v porozumění a vývoji kvantových algoritmů. Tento bakalářský projekt zkoumá rozvíjející se oblast kvantového programování a simulace na aktuálně dostupných kvantových počítačích. Studujeme základy kvantového počítání a shrnujeme běžně používané principy používané v této oblasti. Teoreticky popisujeme kvantové procházky s klíčovým důrazem na varianty s diskrétním časem, které tvoří stěžejní část této práce. Dále představujeme optimalizovanou metodu pro efektivní implementaci kvantových procházek v diskrétním čase vhodnou pro současnou architekturu kvantových počítačů. Ukazujeme, že tato metoda je ve srovnání s běžnými metodami úspěšnější při zkoumání aspektů souvisejících s kvantovými procházkami, jako je dynamika šíření a dokonalý přenos stavu.
Tato práce zkoumá výkonnost a spolehlivost kvantového hardwaru éry NISQ při provádění kvantových algoritmů a simulaci otevřených kvantových systémů. Po přehledu základních konceptů kvantového výpočtu, simulace a dynamiky otevřených systémů představujeme techniky kolizních modelů pro emulaci nemarkovovských procesů. Následně implementujeme Deutsch-Jozsův a Groverův algoritmus na kvantových počítačích IBM a charakterizujeme přesnost výsledků. Na téže platformě implementujeme nemarkovovský kolizní model a ukazujeme, že kvantový hardware dokáže tyto procesy úspěšně simulovat. Také pozorujeme, že šum v hardwaru negativně ovlivňuje paměťové efekty, které jsou pro nemarkovovské procesy zásadní. Pro zmírnění tohoto šumu aplikujeme techniky mitigace chyb a systematicky porovnáváme nemitigované a mitigované výsledky, abychom vyhodnotili zlepšení přesnosti. Naše zjištění ukazují, že ačkoliv zařízení NISQ mohou věrně reprodukovat klíčové kvantové jevy, mitigace chyb není nezbytná pro kvantitativně spolehlivou simulaci paměťových efektů.
Díky rychlému vývoji kvantových počítačů v nedávné době, narůstá zájem o kvantové algoritmy a jejich využití. V prvních kapitolách této práce je podán stručný úvod do tématu kvantové výpočetní techniky a algoritmů. Dále jsou v nich shrnuty principy, vlastnosti a použití dvou významných kvantových algoritmů, variační algoritmus hledání vlastních čísel (VQE) a kvantový aproximační optimalizační algoritmus (QAOA). V dalších kapitolách jsou nastíněny v současné době dostupné softwarové nástroje pro vývoj kvantových programů, důraz je zde kladen na SDK Qiskit od IBM. Poslední část práce se věnuje implementaci zkoumaných algoritmů.
Očekává se, že zašuměná kvantová zařízení střední velikosti dokážou brzy řešit některé problémy nezvládnutelné klasickými pořítači. Hlavní oblastí jejich po- tenciálního brzkého využití jsou variační kvantové algoritmy. Jde o kombinaci klasických a kvantových výpočtů, kde se snažíme optimalizovat parametry pro parametrizovaný kvantový obvod. Při optimalizaci parametrizovaných kvan- tových obvodů může dojít ke komplikacím specifickým pro kvantová zařízení, např. k problému pustých plání. V této práci se snažíme s těmito problémy vypořádat pomocí trénované optimalizace. Tato technika se pokouší o zefek- tivnění optimalizace tím, že natrénuje optimizer tak, aby se naučil vlastnosti ztrátové funkce pro daný problém. Experimentujeme zde s optimizery, které kromě gradientu ztrátové funkce používají k optimalizaci parametrů také in- formace získané rozkladem na dynamické módy.