Ombre classiche basate su misurazioni localmente entangled

Ombre classiche basate su misurazioni localmente entangled

Timestamp: 21 marzo 2024 6:16

Matteo Ippoliti

Dipartimento di Fisica, Università del Texas ad Austin, Austin, TX 78712, USA
Dipartimento di Fisica, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA

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Studiamo protocolli classici di ombre basati su misurazioni randomizzate in basi entangled $n$-qubit, generalizzando il protocollo di misurazione casuale di Pauli ($n = 1$). Mostriamo che le misurazioni entangled ($ngeq 2$) consentono compromessi non banali e potenzialmente vantaggiosi nella complessità del campione di apprendimento dei valori di aspettativa di Pauli. Ciò è chiaramente illustrato dalle ombre basate su misurazioni di Bell a due qubit: il ridimensionamento della complessità del campione con il peso di Pauli $k$ migliora quadraticamente (da $sim 3^k$ fino a $sim 3^{k/2}$) per molti operatori, mentre altri diventano impossibili da imparare. La regolazione della quantità di entanglement nelle basi di misurazione definisce una famiglia di protocolli che interpolano le ombre Pauli e Bell, mantenendo alcuni dei vantaggi di entrambi. Per $n$ di grandi dimensioni, mostriamo che misurazioni randomizzate in basi GHZ $n$-qubit migliorano ulteriormente il miglior ridimensionamento a $sim (3/2)^k$, anche se su un insieme di operatori sempre più ristretto. Nonostante la loro semplicità e i requisiti hardware inferiori, questi protocolli possono eguagliare o superare le “ombre superficiali” introdotte di recente in alcune attività di stima di Pauli praticamente rilevanti.

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Immagine in primo piano: A sinistra: un circuito che implementa misurazioni localmente entangled. A destra: partizionamento di un array di qubit in coppie entangled, che rende più semplice apprendere il valore atteso di alcuni operatori (verde) ma non di altri (rosso).

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Citato da

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[2] Matteo Ippoliti e Vedika Khemani, “Transizioni di apprendibilità nella dinamica quantistica monitorata tramite le ombre classiche degli intercettatori”, arXiv: 2307.15011, (2023).

[3] Bujiao Wu e Dax Enshan Koh, "Ombre classiche fermioniche con mitigazione degli errori su dispositivi quantistici rumorosi", arXiv: 2310.12726, (2023).

[4] Dominik Šafránek e Dario Rosa, “Misurare l’energia misurando qualsiasi altro osservabile”, Revisione fisica A 108 2, 022208 (2023).

[5] Arkopal Dutt, William Kirby, Rudy Raymond, Charles Hadfield, Sarah Sheldon, Isaac L. Chuang e Antonio Mezzacapo, "Benchmarking pratico di metodi di misurazione randomizzati per hamiltoniani di chimica quantistica", arXiv: 2312.07497, (2023).

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Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2024-03-23 10:25:55). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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