論文の概要: Testing symmetry on quantum computers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.12758v3
- Date: Sat, 16 Sep 2023 01:50:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-09-20 02:21:42.507348
- Title: Testing symmetry on quantum computers
- Title（参考訳）: 量子コンピュータにおけるテスト対称性
- Authors: Margarite L. LaBorde, Soorya Rethinasamy, and Mark M. Wilde
- Abstract要約: 量子情報やその他の分野では、対称性を持つ量子状態は特定の情報処理タスクには役に立たないことが知られている。
本稿では、量子状態とチャネルの対称性をテストするいくつかの量子アルゴリズムについて詳述する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.481985817302898
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Symmetry is a unifying concept in physics. In quantum information and beyond,
it is known that quantum states possessing symmetry are not useful for certain
information-processing tasks. For example, states that commute with a
Hamiltonian realizing a time evolution are not useful for timekeeping during
that evolution, and bipartite states that are highly extendible are not
strongly entangled and thus not useful for basic tasks like teleportation.
Motivated by this perspective, this paper details several quantum algorithms
that test the symmetry of quantum states and channels. For the case of testing
Bose symmetry of a state, we show that there is a simple and efficient quantum
algorithm, while the tests for other kinds of symmetry rely on the aid of a
quantum prover. We prove that the acceptance probability of each algorithm is
equal to the maximum symmetric fidelity of the state being tested, thus giving
a firm operational meaning to these latter resource quantifiers. Special cases
of the algorithms test for incoherence or separability of quantum states. We
evaluate the performance of these algorithms on choice examples by using the
variational approach to quantum algorithms, replacing the quantum prover with a
parameterized circuit. We demonstrate this approach for numerous examples using
the IBM quantum noiseless and noisy simulators, and we observe that the
algorithms perform well in the noiseless case and exhibit noise resilience in
the noisy case. We also show that the maximum symmetric fidelities can be
calculated by semi-definite programs, which is useful for benchmarking the
performance of these algorithms for sufficiently small examples. Finally, we
establish various generalizations of the resource theory of asymmetry, with the
upshot being that the acceptance probabilities of the algorithms are resource
monotones and thus well motivated from the resource-theoretic perspective.
- Abstract（参考訳）: 対称性は物理学における統一概念である。
量子情報などでは、対称性を持つ量子状態は特定の情報処理タスクには役に立たないことが知られている。
例えば、時間発展を実現するハミルトニアンとの交換は、その進化の間の時間維持には役に立たず、高度に拡張可能な二成分状態は強く絡み合っていないため、テレポーテーションのような基本的なタスクでは役に立たない。
この観点から、量子状態とチャネルの対称性をテストするいくつかの量子アルゴリズムを詳述する。
状態のボース対称性をテストする場合、単純で効率的な量子アルゴリズムが存在することを示し、他の種類の対称性のテストは量子証明器の助けを借りている。
各アルゴリズムの受け入れ確率は、テスト対象の状態の最大対称忠実性に等しいことが証明され、後者の資源量化器に確固たる操作的意味を与える。
アルゴリズムの特別なケースは、量子状態の不整合や分離性をテストする。
我々は、量子アルゴリズムの変分アプローチを用いて、これらのアルゴリズムの性能を選択例で評価し、量子証明器をパラメータ化回路に置き換えた。
提案手法は,IBM量子ノイズレスおよびノイズキャンセリングシミュレータを用いて多数の実例で実証し,ノイズレスの場合ではアルゴリズムが良好に動作し,ノイズレスの場合ではノイズレジリエンスを示す。
また,半定値プログラムによって最大対称忠実度を計算できることが示され,これらのアルゴリズムの性能を十分に小さな例でベンチマークするのに有用である。
最後に、非対称性の資源理論の様々な一般化を確立し、アルゴリズムの受容確率は資源単調であり、従って資源理論的観点からの動機付けとなる。
関連論文リスト
- Group-invariant estimation of symmetric states generated by noisy quantum computers [0.0]
量子プロセッサによって生成される対称量子状態の密度行列を解析する。
我々は、量子最大エントロピー(MaxEnt)推定と等価となる推定手法を利用する。
量子状態対称性の事前知識のスマートな使用により、システム上で必要な測定値の数と、データの保存と処理を行う計算問題のサイズの両方が削減される。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-17T12:20:43Z) - Quantum Algorithms for Realizing Symmetric, Asymmetric, and Antisymmetric Projectors [3.481985817302898]
与えられたシステムや状態の対称性を知ることは、しばしば量子コンピューティングにおいて有用である。
対称部分空間への射影を実現する量子アルゴリズムの集合を示す。
本稿では,1つの量子回路における様々な投影を効果的に計測するために,プロジェクタを体系的に組み合わせる方法について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-24T18:00:07Z) - Quantum Subroutine for Variance Estimation: Algorithmic Design and Applications [80.04533958880862]
量子コンピューティングは、アルゴリズムを設計する新しい方法の基礎となる。
どの場の量子スピードアップが達成できるかという新たな課題が生じる。
量子サブルーチンの設計は、従来のサブルーチンよりも効率的で、新しい強力な量子アルゴリズムに固い柱を向ける。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-26T09:32:07Z) - Power Characterization of Noisy Quantum Kernels [52.47151453259434]
一般化誤差が小さい場合でも,量子カーネル法は予測能力に乏しい。
我々は、量子計算にノイズの多い量子カーネル法を用いるために重要な警告を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-31T01:02:16Z) - Efficient quantum algorithms for testing symmetries of open quantum
systems [17.55887357254701]
量子力学では、対称性を利用して物理的遷移を識別することで自由度を除去することができる。
従来の研究は、忠実度に基づく対称性測定によって対称性を確かめるための量子アルゴリズムの考案に重点を置いてきた。
量子コンピュータ上で効率よく実装可能な量子アルゴリズムの代替対称性試験法を開発した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-09-05T18:05:26Z) - Schrödinger as a Quantum Programmer: Estimating Entanglement via Steering [3.187381965457262]
我々は、量子ステアリング効果を用いて、一般的な二部状態の分離性をテストし、定量化する量子アルゴリズムを開発した。
我々の発見は、ステアリング、絡み合い、量子アルゴリズム、量子計算複雑性理論の間の有意義な関係を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-14T13:55:06Z) - Entanglement and coherence in Bernstein-Vazirani algorithm [58.720142291102135]
Bernstein-Vaziraniアルゴリズムは、オラクルに符号化されたビット文字列を決定できる。
我々はベルンシュタイン・ヴァジラニアルゴリズムの量子資源を詳細に分析する。
絡み合いがない場合、初期状態における量子コヒーレンス量とアルゴリズムの性能が直接関係していることが示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T20:32:36Z) - Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。
任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z) - Circuit Symmetry Verification Mitigates Quantum-Domain Impairments [69.33243249411113]
本稿では,量子状態の知識を必要とせず,量子回路の可換性を検証する回路指向対称性検証を提案する。
特に、従来の量子領域形式を回路指向安定化器に一般化するフーリエ時間安定化器(STS)手法を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-27T21:15:35Z) - Interactive Protocols for Classically-Verifiable Quantum Advantage [46.093185827838035]
証明者と検証者の間の「相互作用」は、検証可能性と実装のギャップを埋めることができる。
イオントラップ量子コンピュータを用いた対話型量子アドバンストプロトコルの最初の実装を実演する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-09T19:00:00Z) - Estimating distinguishability measures on quantum computers [4.779196219827506]
トレース距離と忠実度に基づく識別可能性尺度を推定するためのいくつかのアルゴリズムを提案し,レビューする。
忠実度に基づくアルゴリズムは、これらの識別可能性の新たな物理的解釈を提供する。
ノイズのないシナリオとノイズの多いシナリオの両方でシミュレーションがうまく収束していることが分かる。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-18T22:32:31Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。