1Département de physique, Université de Californie à San Diego, La Jolla, CA 92093, États-Unis
2Département de physique, Harvard University, 17 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, États-Unis
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Abstract
La tomographie d'ombre classique est un protocole de mesure aléatoire puissant pour prédire de nombreuses propriétés d'un état quantique avec peu de mesures. Deux protocoles d'ombre classiques ont été largement étudiés dans la littérature : la mesure de Pauli à un seul qubit (local), qui est bien adaptée pour prédire les opérateurs locaux mais inefficace pour les grands opérateurs ; et la mesure globale de Clifford, qui est efficace pour les opérateurs de rang inférieur mais irréalisable sur les dispositifs quantiques à court terme en raison de la surcharge de porte importante. Dans ce travail, nous démontrons une approche de tomographie d'ombre classique évolutive pour des mesures aléatoires génériques mises en œuvre avec des circuits unitaires aléatoires locaux de Clifford à profondeur finie, qui interpole entre les limites des mesures de Pauli et de Clifford. La méthode combine le cadre de tomographie d'ombre classique brouillé localement récemment proposé avec des techniques de réseau de tenseurs pour obtenir une évolutivité pour le calcul de la carte de reconstruction d'ombre classique et l'évaluation de diverses propriétés physiques. La méthode permet d'effectuer une tomographie d'ombre classique sur des circuits quantiques peu profonds avec une efficacité d'échantillonnage supérieure et une surcharge de porte minimale et est compatible avec les dispositifs quantiques à échelle intermédiaire bruyants (NISQ). Nous montrons que le protocole de mesure de circuit peu profond offre des avantages immédiats et exponentiels par rapport au protocole de mesure de Pauli pour prédire les opérateurs quasi-locaux. Elle permet également une estimation de fidélité plus efficace par rapport à la mesure de Pauli.
Image en vedette : Tomographie d'ombre classique dans un système de n qubits par mesure aléatoire via un circuit unitaire aléatoire local de profondeur finie de L couches.
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