Tomografía de sombra clásica escalable y flexible con redes tensoriales

Tomografía de sombra clásica escalable y flexible con redes tensoriales

Marca de tiempo: 1 de junio de 2023 6:22 a.m.
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Ahmed Akhtar1, Hong Ye Hu1,2y Yi-Zhuang usted1

1Departamento de Física, Universidad de California San Diego, La Jolla, CA 92093, EE. UU.
2Departamento de Física, Universidad de Harvard, 17 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, EE. UU.

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Resumen

La tomografía de sombra clásica es un poderoso protocolo de medición aleatoria para predecir muchas propiedades de un estado cuántico con pocas mediciones. Dos protocolos de sombra clásicos se han estudiado ampliamente en la literatura: la medición de Pauli de un solo qubit (local), que es muy adecuada para predecir operadores locales pero ineficiente para operadores grandes; y la medición global de Clifford, que es eficiente para operadores de rango bajo pero inviable en dispositivos cuánticos a corto plazo debido a la gran sobrecarga de la puerta. En este trabajo, demostramos un enfoque de tomografía de sombra clásica escalable para mediciones aleatorias genéricas implementadas con circuitos unitarios aleatorios de Clifford locales de profundidad finita, que interpola entre los límites de las mediciones de Pauli y Clifford. El método combina el marco de tomografía de sombra clásica codificada localmente propuesto recientemente con técnicas de red de tensor para lograr la escalabilidad para calcular el mapa de reconstrucción de sombra clásico y evaluar varias propiedades físicas. El método permite realizar la tomografía de sombra clásica en circuitos cuánticos poco profundos con una eficiencia de muestra superior y una sobrecarga de puerta mínima y es compatible con dispositivos cuánticos de escala intermedia ruidosos (NISQ). Mostramos que el protocolo de medición de circuito superficial proporciona ventajas exponenciales inmediatas sobre el protocolo de medición de Pauli para predecir operadores cuasi-locales. También permite una estimación de fidelidad más eficiente en comparación con la medida de Pauli.

Imagen destacada: tomografía de sombra clásica en un sistema de n qubits mediante medición aleatoria a través de un circuito unitario aleatorio local de profundidad finita de L capas.

Resumen popular

La tomografía de sombra clásica es un poderoso protocolo de medición aleatoria para predecir muchas propiedades de un estado cuántico con pocas mediciones. El protocolo de medición se define en términos de un conjunto unitario que se aplica al estado de interés antes de la medición, y diferentes opciones de conjunto unitario producen protocolos eficientes para diferentes tipos de operadores. En este trabajo, demostramos un enfoque de tomografía de sombra clásica escalable para mediciones aleatorias genéricas implementadas con circuitos Clifford aleatorios locales de profundidad finita. Usando este marco, mostramos que el protocolo de medición de circuito superficial proporciona ventajas exponenciales inmediatas sobre las mediciones aleatorias de un solo qubit para predecir operadores cuasi-locales y realizar estimaciones de fidelidad.

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[17] Zheng An, Jiahui Wu, Muchun Yang, D. L. Zhou y Bei Zeng, "Tomografía de estado cuántico unificada y aprendizaje hamiltoniano utilizando modelos transformadores: un enfoque similar a la traducción del lenguaje para sistemas cuánticos", arXiv: 2304.12010, (2023).

Las citas anteriores son de ANUNCIOS SAO / NASA (última actualización exitosa 2023-06-04 11:01:39). La lista puede estar incompleta ya que no todos los editores proporcionan datos de citas adecuados y completos.

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