論文の概要: Optimal quantum discrimination of single-qubit unitary gates between two candidates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.08208v2
• Date: Wed, 25 Aug 2021 01:11:22 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-08 02:27:31.503703
• Title: Optimal quantum discrimination of single-qubit unitary gates between two candidates
• Title（参考訳）: 2つの候補間の単一キュービットユニタリゲートの最適量子識別
• Authors: Akihito Soeda, Atsushi Shimbo, and Mio Murao
• Abstract要約: 2つの候補を持つ単一キュービットのユニタリゲートの識別問題を分析する。 より正確には、2つの候補のそれぞれ1つのターゲットと1つのサンプルである3つのユニタリ量子ゲートがあり、その次元を除いて古典的な記述は知られていない。 候補に対するハール分布を仮定して,期待される成功確率を最大化する最適プロトコルを得る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.014524824655106
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We analyze a discrimination problem of a single-qubit unitary gate with two candidates, where the candidates are not provided with their classical description, but their quantum sample is. More precisely, there are three unitary quantum gates -- one target and one sample for each of the two candidates -- whose classical description is unknown except for their dimension. The target gate is chosen equally among the candidates. We obtain the optimal protocol that maximizes the expected success probability, assuming the Haar distribution for the candidates. This problem is originally introduced in Hillery et al. (J. Mod. Opt. 2010), which provides a protocol achieving 7/8 in the expected success probability based on the ``unitary comparison" protocol of Andersson et al. (J. Phys. A 2003). The optimality of the protocol has been an open question since then. We prove the optimality of the comparison protocol, implying that only one of the two samples (one for each candidate) is needed to achieve an optimal discrimination. The optimization includes protocols outside the scope of quantum testers due to the dynamic ordering of the sample and target gates within a given protocol.
• Abstract（参考訳）: 2つの候補を持つ単一キュービットユニタリゲートの識別問題を解析し, 候補には古典的記述が与えられず, 量子サンプルが与えられている。 より正確には、2つの候補のそれぞれ1つのターゲットと1つのサンプルである3つのユニタリ量子ゲートがあり、その次元を除いて古典的な記述は知られていない。 対象のゲートは候補の中から等しく選ばれる。 候補に対するハール分布を仮定して,期待される成功確率を最大化する最適プロトコルを得る。 この問題は、もともとHillery et al. (J. Mod. Opt. 2010) で導入され、Andersson et al. (J. Phys. A 2003) の 'Unitary comparison' プロトコルに基づいて、期待される成功確率で7/8を達成するプロトコルを提供する。 それ以来、プロトコルの最適性はオープンな問題となっている。 比較プロトコルの最適性を証明し、最適判定を実現するために2つのサンプルのうち1つ(各候補に1つ)が必要であることを示唆する。 最適化には、与えられたプロトコル内のサンプルとターゲットゲートの動的順序付けによる量子テスタの範囲外のプロトコルが含まれる。

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