使用张量网络的可扩展和灵活的经典阴影层析成像

使用张量网络的可扩展和灵活的经典阴影层析成像

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艾哈迈德·A·阿赫塔尔1, 胡红叶1,2, 和亦庄友1

1加州大学圣地亚哥分校物理系,拉霍亚,CA 92093,美国
2哈佛大学物理系,17 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, USA

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抽象

经典阴影层析成像是一种功能强大的随机测量协议,可用于通过少量测量预测量子态的许多属性。 两种经典影子协议已在文献中得到广泛研究:单量子位(局部)泡利测量,非常适合预测局部算子但对大型算子效率低下; 以及全局 Clifford 测量,这对于低阶算子是有效的,但由于大量的门开销,在近期的量子设备上是不可行的。 在这项工作中,我们展示了一种可扩展的经典阴影层析成像方法,用于使用有限深度局部 Clifford 随机酉电路实现的通用随机测量,该电路在 Pauli 和 Clifford 测量的极限之间进行插值。 该方法将最近提出的局部加扰经典阴影断层摄影框架与张量网络技术相结合,以实现计算经典阴影重建图和评估各种物理特性的可扩展性。 该方法使经典阴影层析成像能够在浅量子电路上执行,具有出色的采样效率和最小的门开销,并且对嘈杂的中等规模量子 (NISQ) 设备友好。 我们表明,浅回路测量协议在预测准局部算子方面比 Pauli 测量协议提供了直接的指数优势。 与 Pauli 测量相比,它还可以实现更有效的保真度估计。

经典阴影层析成像是一种功能强大的随机测量协议,可通过少量测量预测量子态的许多属性。 测量协议是根据应用于测量前感兴趣状态的单一系综来定义的,单一系综的不同选择会为不同类型的操作员产生有效的协议。 在这项工作中,我们展示了一种可扩展的经典阴影层析成像方法,用于使用局部有限深度随机克利福德电路实现的通用随机测量。 使用这个框架,我们表明浅电路测量协议在预测准局部算子和执行保真度估计方面比随机、单量子比特测量提供了直接的、指数级的优势。

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