Tomografia ad ombra classica scalabile e flessibile con reti tensoriali

Tomografia ad ombra classica scalabile e flessibile con reti tensoriali

Timestamp: 1 giugno 2023 6:22

Ahmed A. Akhtar1, Hong-Ye Hu1,2e Yi-Zhuang You1

1Dipartimento di Fisica, Università della California San Diego, La Jolla, CA 92093, USA
2Dipartimento di Fisica, Università di Harvard, 17 Oxford Street, Cambridge, MA 02138, USA

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La tomografia ombra classica è un potente protocollo di misurazione randomizzata per prevedere molte proprietà di uno stato quantistico con poche misurazioni. Due classici protocolli ombra sono stati ampiamente studiati in letteratura: la misurazione Pauli a singolo qubit (locale), che è adatta per prevedere operatori locali ma inefficiente per operatori di grandi dimensioni; e la misurazione globale di Clifford, che è efficiente per gli operatori di basso rango ma non fattibile su dispositivi quantistici a breve termine a causa dell’elevato sovraccarico del gate. In questo lavoro, dimostriamo un approccio scalabile di tomografia ombra classica per misurazioni randomizzate generiche implementate con circuiti unitari casuali locali di Clifford a profondità finita, che interpola tra i limiti delle misurazioni di Pauli e Clifford. Il metodo combina la struttura della tomografia delle ombre classica codificata localmente proposta di recente con tecniche di rete tensoriale per ottenere la scalabilità per il calcolo della mappa di ricostruzione delle ombre classica e la valutazione di varie proprietà fisiche. Il metodo consente di eseguire la classica tomografia delle ombre su circuiti quantistici poco profondi con un'efficienza di campionamento superiore e un sovraccarico minimo del gate ed è compatibile con i dispositivi quantistici su scala intermedia (NISQ) rumorosi. Mostriamo che il protocollo di misurazione dei circuiti superficiali fornisce vantaggi immediati ed esponenziali rispetto al protocollo di misurazione Pauli per la previsione degli operatori quasi-locali. Consente inoltre una stima della fedeltà più efficiente rispetto alla misurazione di Pauli.

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Immagine in primo piano: tomografia delle ombre classica in un sistema di n qubit mediante misurazione randomizzata tramite un circuito unitario casuale locale a profondità finita di strati L.

Riepilogo popolare

La tomografia ombra classica è un potente protocollo di misurazione randomizzata per prevedere molte proprietà di uno stato quantistico con poche misurazioni. Il protocollo di misura è definito in termini di un insieme unitario che viene applicato allo stato di interesse prima della misurazione, e diverse scelte di insieme unitario producono protocolli efficienti per diversi tipi di operatori. In questo lavoro, dimostriamo un approccio scalabile alla tomografia ombra classica per misurazioni randomizzate generiche implementate con circuiti Clifford casuali locali a profondità finita. Utilizzando questo framework, mostriamo che il protocollo di misurazione dei circuiti superficiali fornisce vantaggi immediati ed esponenziali rispetto alle misurazioni casuali a singolo qubit per prevedere operatori quasi-locali ed eseguire stime di fedeltà.

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Citato da

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[17] Zheng An, Jiahui Wu, Muchun Yang, DL Zhou e Bei Zeng, "Tomografia dello stato quantistico unificato e apprendimento hamiltoniano utilizzando modelli di trasformazione: un approccio simile alla traduzione linguistica per i sistemi quantistici", arXiv: 2304.12010, (2023).

Le citazioni sopra sono di ANNUNCI SAO / NASA (ultimo aggiornamento riuscito 2023-06-03 10:54:14). L'elenco potrebbe essere incompleto poiché non tutti gli editori forniscono dati di citazione adeguati e completi.

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