1NTT Communication Science Laboratories, NTT Corporation, 3-1 Morinosato Wakamiya, Atsugi, Kanagawa 243-0198, Japão
2Faculdade de Informática, Universidade Gunma, 4-2 Aramakimachi, Maebashi, Gunma 371-8510, Japão
3Instituto Yukawa de Física Teórica, Universidade de Kyoto, Kitashirakawa Oiwakecho, Sakyo-ku, Kyoto 606-8502, Japão
4Iniciativa Internacional de Fronteiras de Pesquisa (IRFI), Instituto de Tecnologia de Tóquio, Japão
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Sumário
Vários cálculos quânticos ruidosos de escala intermediária podem ser considerados como circuitos quânticos de profundidade logarítmica em um chip de computação quântica esparso, onde portas de dois qubits podem ser aplicadas diretamente em apenas alguns pares de qubits. Neste artigo, propomos um método para verificar eficientemente tal computação quântica ruidosa de escala intermediária. Para esse fim, primeiro caracterizamos operações quânticas de pequena escala com respeito à norma do diamante. Então, usando essas operações quânticas caracterizadas, estimamos a fidelidade $langlepsi_t|hat{rho}_{rm out}|psi_trangle$ entre um estado de saída $n$-qubit real $hat{rho}_{rm out}$ obtido de a computação quântica ruidosa de escala intermediária e o estado de saída ideal (ou seja, o estado alvo) $|psi_trangle$. Embora o método de estimativa de fidelidade direta exija $O(2^n)$ cópias de $hat{rho}_{rm out}$ em média, nosso método requer apenas $O(D^32^{12D})$ cópias mesmo em o pior caso, onde $D$ é a densidade de $|psi_trangle$. Para circuitos quânticos de profundidade logarítmica em um chip esparso, $D$ é no máximo $O(log{n})$ e, portanto, $O(D^32^{12D})$ é um polinômio em $n$. Usando o chip IBM Manila de 5 qubits, também realizamos um experimento de prova de princípio para observar o desempenho prático de nosso método.
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[44] Se operações quânticas de $n$-qubit forem permitidas, a verificação eficiente é trivialmente possível. Seja $U$ um operador unitário tal que $|psi_trangle=U|0^nrangle$ para um estado de saída ideal $|psi_trangle$. Aplicamos $U^†$ a um estado recebido $hat{rho}$ e medimos todos os qubits na base computacional. Então, estimando a probabilidade de $0^n$ ser observado, podemos estimar a fidelidade $langle 0^n|U^†hat{rho}U|0^nrangle$ entre $|psi_trangle$ e $hat{rho}$ .
[45] Para maior clareza, usamos a notação $hat{a}$ quando a letra minúscula $a$ é um estado quântico ou operação quântica. Por outro lado, para qualquer letra maiúscula $A$, omitimos $hat{color{white}{a}}$ mesmo que $A$ seja um estado quântico ou operação quântica.
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Citado por
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As citações acima são de Serviço citado por Crossref (última atualização com êxito em 2022-07-27 01:37:47) e SAO / NASA ADS (última atualização com êxito 2022-07-27 01:37:48). A lista pode estar incompleta, pois nem todos os editores fornecem dados de citação adequados e completos.
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