論文の概要: Maximal entropy approach for quantum state tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.00815v2
• Date: Thu, 3 Sep 2020 02:56:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-04 01:19:48.005358
• Title: Maximal entropy approach for quantum state tomography
• Title（参考訳）: 量子状態トモグラフィーのための最大エントロピーアプローチ
• Authors: Rishabh Gupta, Rongxin Xia, Raphael D. Levine and Sabre Kais
• Abstract要約: 現在の量子コンピューティングデバイスは、ノイズの多い中間スケール量子$(NISQ$)$デバイスである。 量子トモグラフィーは、観測可能な完全な集合によって量子系の密度行列を再構築しようとする。 本稿では、未知の可観測物の値を予測するために、最大情報エントロピーに基づく量子トモグラフィーの代替手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.6344381605841187
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum computation has been growing rapidly in both theory and experiments. In particular, quantum computing devices with a large number of qubits have been developed by IBM, Google, IonQ, and others. The current quantum computing devices are noisy intermediate-scale quantum $($NISQ$)$ devices, and so approaches to validate quantum processing on these quantum devices are needed. One of the most common ways of validation for an n-qubit quantum system is quantum tomography, which tries to reconstruct a quantum system's density matrix by a complete set of observables. However, the inherent noise in the quantum systems and the intrinsic limitations poses a critical challenge to precisely know the actual measurement operators which make quantum tomography impractical in experiments. Here, we propose an alternative approach to quantum tomography, based on the maximal information entropy, that can predict the values of unknown observables based on the available mean measurement data. This can then be used to reconstruct the density matrix with high fidelity even though the results for some observables are missing. Of additional contexts, a practical approach to the inference of the quantum mechanical state using only partial information is also needed.
• Abstract（参考訳）: 量子計算は理論と実験の両方で急速に成長している。 特に、多数の量子ビットを持つ量子コンピューティングデバイスは、IBM、Google、IonQなどによって開発されている。 現在の量子コンピューティングデバイスはノイズの多い中間スケールの量子$(NISQ$)$デバイスであるため、これらの量子デバイス上で量子処理を検証するアプローチが必要である。 n量子ビット量子系に対する最も一般的な検証方法の1つは量子トモグラフィーであり、観測可能な完全な集合によって量子系の密度行列を再構築しようとするものである。 しかし、量子系の固有ノイズと固有限界は、実験において量子トモグラフィーを非現実的にする実際の測定演算子を正確に知るための重要な課題となる。 本稿では,最大情報エントロピーに基づく量子トモグラフィーの代替手法を提案する。 これは、観測対象の結果が欠落しているにもかかわらず、高忠実度で密度行列を再構築するために用いられる。 追加の文脈では、部分的情報のみを用いた量子力学的状態の推論への実用的なアプローチも必要である。

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