Tentang Algoritma Kedalaman Rendah Untuk Estimasi Fase Kuantum

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Hongkang Ni¹, Haoya Li², dan Lexing Ying^2,1

¹Institut Teknik Komputasi dan Matematika, Universitas Stanford, Stanford, CA 94305
²Departemen Matematika, Universitas Stanford, Stanford, CA 94305

Apakah makalah ini menarik atau ingin dibahas? Scite atau tinggalkan komentar di SciRate.

Abstrak

Estimasi fase kuantum adalah salah satu elemen penting dalam komputasi kuantum. Untuk perangkat kuantum yang toleran terhadap kesalahan awal, algoritme estimasi fase kuantum diharapkan untuk (1) menggunakan jumlah qubit tambahan yang minimal, (2) memungkinkan keadaan awal yang tidak eksak dengan ketidakcocokan yang signifikan, (3) mencapai batas Heisenberg untuk total sumber daya yang digunakan, dan (4) memiliki prefaktor yang semakin berkurang untuk panjang rangkaian maksimum ketika tumpang tindih antara keadaan awal dan keadaan target mendekati satu. Dalam makalah ini, kami membuktikan bahwa algoritma metrologi kuantum yang ada dapat mencapai tiga persyaratan pertama. Sebagai kontribusi kedua, kami mengusulkan versi algoritma yang dimodifikasi yang juga memenuhi persyaratan keempat, yang membuatnya sangat menarik untuk perangkat kuantum awal yang toleran terhadap kesalahan.

On low-depth algorithms for quantum phase estimation PlatoBlockchain Data Intelligence. Vertical Search. Ai.

Gambar unggulan: Panel atas mengilustrasikan proses sederhana peningkatan estimasi berulang. Panel bawah menampilkan kinerja metode yang kami usulkan lebih unggul atau sebanding dengan metode QCELS yang diusulkan sebelumnya dan keunggulannya dibandingkan QPE versi buku teks.

► data BibTeX

@article{Ni2023low depthalgorithms, doi = {10.22331/q-2023-11-06-1165}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-11-06-1165}, title = {Pada rendah -algoritma kedalaman untuk estimasi fase kuantum}, penulis = {Ni, Hongkang dan Li, Haoya dan Ying, Lexing}, jurnal = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, penerbit = {{Verein zur F{“ {o}}dibuat dari Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {7}, halaman = {1165}, bulan = nov, tahun = {2023} }

► Referensi

[1] D. Aharonov dan T. Naveh. Quantum NP-survei. arXiv pracetak quant-ph/0210077, 2002. https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0210077.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/0210077
arXiv: quant-ph / 0210077

[2] F. Belliardo dan V. Giovanetti. Mencapai penskalaan Heisenberg dengan status terjerat maksimal: Batas atas analitik untuk kesalahan akar rata-rata kuadrat yang dapat dicapai. Tinjauan Fisik A, 102 (4): 042613, 2020. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.102.042613.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.102.042613

[3] DW Berry, AM Childs, R. Cleve, R. Kothari, dan RD Somma. Mensimulasikan dinamika Hamilton dengan deret Taylor terpotong. Surat tinjauan fisik, 114 (9): 090502, 2015. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.090502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.090502

[4] R. Cleve, A. Ekert, C. Machiavello, dan M. Mosca. Algoritme kuantum ditinjau kembali. Prosiding Royal Society of London. Seri A: Ilmu Matematika, Fisika dan Teknik, 454 (1969): 339–354, 1998. https:///doi.org/10.1098/rspa.1998.0164.
https: / / doi.org/ 10.1098 / rspa.1998.0164

[5] Z.Ding dan L.Lin. Sirkuit kuantum yang lebih pendek untuk estimasi fase pada komputer kuantum awal yang toleran terhadap kesalahan dengan aplikasi untuk estimasi energi keadaan dasar. PRX Kuantum, 4 (2): 020331, 2023a. https:///doi.org/10.1103/PRXQuantum.4.020331.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.4.020331

[6] Z.Ding dan L.Lin. Estimasi simultan beberapa nilai eigen dengan sirkuit kuantum kedalaman pendek pada komputer kuantum toleran kesalahan awal. Kuantum, 7: 1136, 2023b. https:///doi.org/10.22331/q-2023-10-11-1136.
https://doi.org/10.22331/q-2023-10-11-1136

[7] Y.Dong, L.Lin, dan Y.Tong. Persiapan keadaan dasar dan estimasi energi pada komputer kuantum awal yang toleran terhadap kesalahan melalui transformasi nilai eigen kuantum dari matriks kesatuan. PRX Quantum, 3 (4): 040305, 2022. https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.040305.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.040305

[8] V. Giovannetti, S. Lloyd, dan L. Maccone. Metrologi kuantum. Surat tinjauan fisik, 96 (1): 010401, 2006. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.96.010401.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.96.010401

[9] BL Higgins, DW Berry, SD Bartlett, HM Wiseman, dan GJ Pryde. Estimasi fase terbatas Heisenberg bebas keterikatan. Alam, 450 (7168): 393–396, 2007. https://doi.org/10.1038/nature06257.
https: / / doi.org/ 10.1038 / nature06257

[10] H.-Y. Huang, Y. Tong, D. Fang, dan Y. Su. Mempelajari banyak orang hamilton dengan penskalaan terbatas heisenberg. Surat Tinjauan Fisik, 130 (20): 200403, 2023. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.200403.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.130.200403

[11] J. Kempe, A. Kitaev, dan O. Regev. Kompleksitas masalah lokal Hamiltonian. Jurnal Siam tentang komputasi, 35 (5): 1070–1097, 2006. https:///doi.org/10.1137/S0097539704445226.
https: / / doi.org/ 10.1137 / S0097539704445226

[12] S. Kimmel, GH Low, dan TJ Yoder. Kalibrasi yang kuat dari gerbang qubit tunggal universal yang diatur melalui estimasi fase yang kuat. Tinjauan Fisik A, 92 (6): 062315, 2015. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.92.062315.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.92.062315

[13] AY Kitaev. Pengukuran kuantum dan masalah penstabil abelian. arXiv pracetak quant-ph/9511026, 1995. https://doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/9511026.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.quant-ph/9511026
arXiv: quant-ph / 9511026

[14] AY Kitaev, A. Shen, MN Vyalyi, dan MN Vyalyi. Komputasi klasik dan kuantum. Persatuan Matematika Amerika, 2002. http:///dx.doi.org/10.1090/gsm/047.
https: / / doi.org/ 10.1090 / gsm / 047

[15] E. Knill, G. Ortiz, dan RD Somma. Pengukuran kuantum optimal dari nilai ekspektasi yang dapat diamati. Tinjauan Fisik A, 75 (1): 012328, 2007. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.012328.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.75.012328

[16] H.Li, H.Ni, dan L.Ying. Tentang algoritma kuantum kedalaman rendah untuk estimasi beberapa fase yang kuat. arXiv pracetak arXiv:2303.08099, 2023. https://doi.org/10.48550/arXiv.2303.08099.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2303.08099
arXiv: 2303.08099

[17] L. Lin dan Y. Tong. Persiapan keadaan dasar yang hampir optimal. Quantum, 4: 372, 2020. https:///doi.org/10.22331/q-2020-12-14-372.
https://doi.org/10.22331/q-2020-12-14-372

[18] L. Lin dan Y. Tong. Estimasi energi keadaan dasar terbatas Heisenberg untuk komputer kuantum awal yang toleran terhadap kesalahan. PRX Quantum, 3 (1): 010318, 2022. https://doi.org/10.1103/PRXQuantum.3.010318.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.010318

[19] A. Lumino, E. Polino, AS Rab, G. Milani, N. Spagnolo, N. Wiebe, dan F. Sciarrino. Estimasi fase eksperimental ditingkatkan dengan pembelajaran mesin. Tinjauan Fisik Terapan, 10 (4): 044033, 2018. https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.10.044033.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.10.044033

[20] MA Nielsen dan IL Chuang. Komputasi Kuantum dan Informasi Kuantum. Cambridge University Press, 2000. http:///dx.doi.org/10.1017/CBO9780511976667.
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511976667

[21] TE O'Brien, B. Tarasinski, dan BM Terhal. Estimasi fase kuantum dari beberapa nilai eigen untuk eksperimen skala kecil (berisik). Jurnal Fisika Baru, 21 (2): 023022, 2019. 10.1088/1367-2630/aafb8e.
https:///doi.org/10.1088/1367-2630/aafb8e

[22] D. Poulin dan P. Wocjan. Pengambilan sampel dari keadaan gibbs kuantum termal dan mengevaluasi fungsi partisi dengan komputer kuantum. Surat tinjauan fisik, 103 (22): 220502, 2009. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.220502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.220502

[23] K. Rudinger, S. Kimmel, D. Lobser, dan P. Maunz. Demonstrasi eksperimental estimasi fase yang murah dan akurat. Surat tinjauan fisik, 118 (19): 190502, 2017. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.118.190502.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.190502

[24] AE Russo, KM Rudinger, BC Morrison, dan AD Baczewski. Mengevaluasi perbedaan energi pada komputer kuantum dengan estimasi fase yang kuat. Surat tinjauan fisik, 126 (21): 210501, 2021. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.210501.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.210501

[25] Y.Tong. Batas bawah kompleksitas kueri yang ketat untuk estimasi fase dalam batasan kedalaman sirkuit, 2021. URL https://math.berkeley.edu/ yu_tong/lower_bound_low_ depth_phase_est.pdf.
https://math.berkeley.edu/~yu_tong/lower_bound_low_ depth_phase_est.pdf

[26] K. Wan, M. Berta, dan ET Campbell. Algoritma kuantum acak untuk estimasi fase statistik. Surat Tinjauan Fisik, 129 (3): 030503, 2022. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.030503.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.129.030503

[27] G. Wang, D. Stilck-França, R. Zhang, S. Zhu, dan PD Johnson. Algoritme kuantum untuk estimasi energi keadaan dasar menggunakan kedalaman sirkuit dengan ketergantungan yang meningkat secara eksponensial pada presisi. arXiv pracetak arXiv:2209.06811, 2022. https://doi.org/10.48550/arXiv.2209.06811.
https:///doi.org/10.48550/arXiv.2209.06811
arXiv: 2209.06811

[28] R.Zhang, G.Wang, dan P.Johnson. Menghitung properti keadaan dasar dengan komputer kuantum awal yang toleran terhadap kesalahan. Kuantum, 6: 761, 2022. https://doi.org/10.22331/q-2022-07-11-761.
https://doi.org/10.22331/q-2022-07-11-761

[29] S. Zhou, M. Zhang, J. Preskill, dan L. Jiang. Mencapai batas Heisenberg dalam metrologi kuantum menggunakan koreksi kesalahan kuantum. Komunikasi alam, 9 (1): 78, 2018. https:///doi.org/10.1038/s41467-017-02510-3.
https://doi.org/10.1038/s41467-017-02510-3

[30] M. Zwierz, CA Pérez-Delgado, dan P. Kok. Optimalitas umum batas Heisenberg untuk metrologi kuantum. Surat tinjauan fisik, 105 (18): 180402, 2010. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.105.180402.
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.180402

Dikutip oleh

[1] Zhiyan Ding dan Lin Lin, “Sirkuit Kuantum yang Lebih Pendek untuk Estimasi Fase pada Komputer Kuantum Toleransi Kesalahan Awal dengan Aplikasi pada Estimasi Energi Keadaan Dasar”, PRX Kuantum 4 2, 020331 (2023).

[2] Guoming Wang, Daniel Stilck França, Ruizhe Zhang, Shuchen Zhu, dan Peter D. Johnson, “Algoritma kuantum untuk estimasi energi keadaan dasar menggunakan kedalaman sirkuit dengan ketergantungan yang meningkat secara eksponensial pada presisi”, arXiv: 2209.06811, (2022).

[3] Haoya Li, Yu Tong, Hongkang Ni, Tuvia Gefen, dan Lexing Ying, “Pembelajaran Hamiltonian terbatas Heisenberg untuk berinteraksi boson”, arXiv: 2307.04690, (2023).

[4] Zhiyan Ding dan Lin Lin, “Estimasi simultan beberapa nilai eigen dengan sirkuit kuantum kedalaman pendek pada komputer kuantum toleran kesalahan awal”, Kuantum 7, 1136 (2023).

[5] Changhao Yi, Cunlu Zhou, dan Jun Takahashi, “Estimasi Fase Kuantum dengan Penginderaan Terkompresi”, arXiv: 2306.07008, (2023).

Kutipan di atas berasal dari SAO / NASA ADS (terakhir berhasil diperbarui, 2023-11-12 13:06:28). Daftar ini mungkin tidak lengkap karena tidak semua penerbit menyediakan data kutipan yang cocok dan lengkap.

On Layanan dikutip-oleh Crossref tidak ada data tentang karya mengutip ditemukan (upaya terakhir 2023-11-12 13:06:26).

Makalah ini diterbitkan dalam Quantum di bawah Creative Commons Attribution 4.0 Internasional (CC BY 4.0) lisensi. Hak cipta tetap berada pada pemegang hak cipta asli seperti penulis atau lembaganya.

Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
Sumber: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-11-06-1165/

Stempel Waktu: November 6, 2023

Stempel Waktu: Juli 11, 2022

Tentang algoritma kedalaman rendah untuk estimasi fase kuantum

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Abstrak

► data BibTeX

► Referensi

Dikutip oleh

Lebih dari Jurnal Kuantum

Kapasitas kuantum dan kode untuk saluran penghilangan kerugian bosonik

Pelatihan Quantum Malas

Kesalahan koheren dan kesalahan pembacaan dalam kode permukaan

1000 kertas kuantum!

Verifikasi efisien-sampel gerbang kuantum dengan parameter berkelanjutan untuk prosesor kuantum kecil

Token Kuantum untuk Tanda Tangan Digital

Simulasi efisien status Gottesman-Kitaev-Preskill dengan sirkuit Gaussian

Batas dimensi keterjeratan dari matriks kovarians

Menghitung Properti Keadaan Dasar dengan Komputer Kuantum Toleran Kesalahan Awal

Tentang Kami

Pencarian Vertikal & Ai

Platform

Tetap Berhubung

Akun