論文の概要: Detecting and quantifying entanglement on near-term quantum devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2012.14311v1
- Date: Mon, 28 Dec 2020 15:47:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-19 01:48:57.811218
- Title: Detecting and quantifying entanglement on near-term quantum devices
- Title（参考訳）: 近距離量子デバイスにおける絡み合いの検出と定量化
- Authors: Kun Wang, Zhixin Song, Xuanqiang Zhao, Zihe Wang, Xin Wang
- Abstract要約: 本稿では,近距離量子デバイス上での絡み検出と定量化のための2つの変分量子アルゴリズムを提案する。
VEDは正の写像基準を利用し、以下のように機能する。
VLNEは、地図をパウリ語に線形分解し、最近提案されたトレース距離推定アルゴリズムに基づいている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.77267196289718
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum entanglement is a key resource in quantum technology, and its
quantification is a vital task in the current Noisy Intermediate-Scale Quantum
(NISQ) era. This paper combines hybrid quantum-classical computation and
quasi-probability decomposition to propose two variational quantum algorithms,
called Variational Entanglement Detection (VED) and Variational Logarithmic
Negativity Estimation (VLNE), for detecting and quantifying entanglement on
near-term quantum devices, respectively. VED makes use of the positive map
criterion and works as follows. Firstly, it decomposes a positive map into a
combination of quantum operations implementable on near-term quantum devices.
It then variationally estimates the minimal eigenvalue of the final state,
obtained by executing these implementable operations on the target state and
averaging the output states. Deterministic and probabilistic methods are
proposed to compute the average. At last, it asserts that the target state is
entangled if the optimized minimal eigenvalue is negative. VLNE builds upon a
linear decomposition of the transpose map into Pauli terms and the recently
proposed trace distance estimation algorithm. It variationally estimates the
well-known logarithmic negativity entanglement measure and could be applied to
quantify entanglement on near-term quantum devices. Experimental and numerical
results on the Bell state, isotropic states, and Breuer states show the
validity of the proposed entanglement detection and quantification methods.
- Abstract（参考訳）: 量子絡み合いは量子技術の鍵となる資源であり、その量子化は現在のノイズ中間スケール量子(NISQ)時代の重要な課題である。
本稿では, ハイブリッド量子古典計算と準確率分解を組み合わせて, 近距離量子デバイス上での絡み検出と量子化を行う変分量子エンタングルメント検出(VED)と変分対数近似推定(VLNE)という2つの変分量子アルゴリズムを提案する。
VEDは正の写像基準を利用し、以下のように機能する。
まず、正の写像を、短期量子デバイスで実装可能な量子演算の組み合わせに分解する。
そして、ターゲットの状態上でこれらの実装可能な操作を実行し、出力状態の平均化によって得られる最終状態の最小固有値を変動的に推定する。
平均を計算するために決定論的および確率論的手法を提案する。
最終的に、最適化された最小固有値が負であれば、ターゲット状態は絡み合っていると断言する。
VLNEは、パウリ語への変換写像の線形分解と、最近提案されたトレース距離推定アルゴリズムに基づいている。
これは、よく知られた対数的負の絡み合いの測度を変動的に推定し、短期量子デバイス上での絡み合いの定量化に応用できる。
ベル状態、等方性状態、ブリューア状態に関する実験的および数値的な結果は、提案した絡み検出および定量化法の妥当性を示す。
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