論文の概要: Implementation of quantum measurements using classical resources and
only a single ancillary qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.05612v2
- Date: Mon, 18 Jul 2022 16:10:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 01:54:17.254208
- Title: Implementation of quantum measurements using classical resources and
only a single ancillary qubit
- Title（参考訳）: 古典的資源と1次量子ビットのみを用いた量子計測の実装
- Authors: Tanmay Singal, Filip B. Maciejewski, Micha{\l} Oszmaniec
- Abstract要約: 本稿では,古典的資源と1つの補助量子ビットのみを用いて,次元$d$で一般的な量子測度を実装する手法を提案する。
我々は、我々のスキームの成功確率が、次元$d$のすべてのPOVMに対して$d$の一定の独立性よりも大きいと推測する。
任意の次元において、この予想が典型的な階数 1 のハールランダム POVM に対して成り立つことを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a scheme to implement general quantum measurements, also known as
Positive Operator Valued Measures (POVMs) in dimension $d$ using only classical
resources and a single ancillary qubit. Our method is based on the
probabilistic implementation of $d$-outcome measurements which is followed by
postselection of some of the received outcomes. We conjecture that the success
probability of our scheme is larger than a constant independent of $d$ for all
POVMs in dimension $d$. Crucially, this conjecture implies the possibility of
realizing arbitrary nonadaptive quantum measurement protocol on a
$d$-dimensional system using a single auxiliary qubit with only a
\emph{constant} overhead in sampling complexity. We show that the conjecture
holds for typical rank-one Haar-random POVMs in arbitrary dimensions.
Furthermore, we carry out extensive numerical computations showing success
probability above a constant for a variety of extremal POVMs, including
SIC-POVMs in dimension up to 1299. Finally, we argue that our scheme can be
favourable for the experimental realization of POVMs, as noise compounding in
circuits required by our scheme is typically substantially lower than in the
standard scheme that directly uses Naimark's dilation theorem.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,古典的資源と1つの補助量子ビットのみを用いて,POVM(Positive Operator Valued Measures)を次元$d$で実装する手法を提案する。
提案手法は,実測値のd$-outcome を確率論的に実施し,その後に受信結果の選定を行った。
我々のスキームの成功確率は、次元$d$のすべてのPOVMに対して$d$の一定の独立性よりも大きいと推測する。
この予想は、サンプリング複雑性において \emph{constant} オーバーヘッドのみを持つ単一の補助量子ビットを用いて、$d$次元システム上で任意の非適応量子測定プロトコルを実現する可能性を示唆している。
この予想は任意の次元の階数 1 haar-random povm に対して成り立つ。
さらに,最大1299次元のSIC-POVMを含む多種多様なPOVMに対して,定数以上の成功確率を示す広範な数値計算を行った。
最後に,本手法によって要求される回路のノイズ複合化は,ナイマークの拡張定理を直接使用する標準スキームよりもかなり低いため,実験的なpovmの実現に有利であると主張する。
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