1カリフォルニア大学サンディエゴ校物理学科、ラホーヤ、CA 92093、米国
2ハーバード大学物理学科、17 Oxford Street、Cambridge、MA 02138、USA
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抽象
古典的なシャドウトモグラフィーは、わずかな測定で量子状態の多くの特性を予測できる強力なランダム化測定プロトコルです。 2 つの古典的なシャドウ プロトコルが文献で広く研究されています。1 つは単一量子ビット (ローカル) パウリ測定です。これはローカル演算子の予測には適していますが、大規模な演算子には非効率です。もう 1 つはグローバル クリフォード測定です。これは低ランクのオペレーターにとっては効率的ですが、ゲート オーバーヘッドが大きいため、短期的な量子デバイスでは実現できません。この研究では、パウリ測定とクリフォード測定の限界間を補間する、有限深さのローカル クリフォード ランダム ユニタリ回路を使用して実装された一般的なランダム化測定のためのスケーラブルな古典的な陰影断層撮影アプローチを実証します。この方法は、最近提案された局所的にスクランブルされた古典的な陰影トモグラフィー フレームワークとテンソル ネットワーク技術を組み合わせて、古典的な陰影再構成マップを計算し、さまざまな物理的特性を評価するためのスケーラビリティを実現します。この方法により、古典的なシャドウ トモグラフィーを浅い量子回路上で優れたサンプル効率と最小限のゲート オーバーヘッドで実行できるようになり、ノイズの多い中間スケール量子 (NISQ) デバイスにも適しています。我々は、浅い回路測定プロトコルが、準ローカル演算子の予測において、パウリ測定プロトコルに比べて即時的かつ指数関数的な利点を提供することを示します。また、パウリ測定と比較して、より効率的な忠実度推定が可能になります。
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[15] Haoxiang Wang、Maurice Weber、Josh Izaac、および Cedricyen-Yu Lin、「条件付き生成モデルを使用した量子システムのプロパティの予測」、 arXiv:2211.16943, (2022).
[16] Zi-Jian Zhang、中地公平、Matthew Choi、および Alán Aspuru-Guzik、「効率的な量子観測可能推定のための複合測定スキーム」、 arXiv:2305.02439, (2023).
[17] Zheng An、Jiahui Wu、Muchun Yang、DL Zhou、Bei Zeng、「変換モデルを使用した統合量子状態トモグラフィーとハミルトニアン学習: 量子システムに対する言語翻訳のようなアプローチ」、 arXiv:2304.12010, (2023).
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