論文の概要: Experimental quantum state measurement with classical shadows
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2106.10190v2
- Date: Thu, 18 Nov 2021 13:39:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-26 08:17:30.227911
- Title: Experimental quantum state measurement with classical shadows
- Title（参考訳）: 古典影を用いた実験量子状態測定
- Authors: Ting Zhang, Jinzhao Sun, Xiao-Xu Fang, Xiao-Ming Zhang, Xiao Yuan, and
He Lu
- Abstract要約: 様々な量子コンピューティングと通信アルゴリズムにとって重要なサブルーチンは、量子状態の異なる古典的性質を効率的に抽出することである。
量子状態を古典的な影に射影する方法を示し、同時に$mathcalO(log M)$の値で状態の異なる関数を予測する。
我々の実験は、ノイズの多い中間スケールの量子ハードウェアを用いて、(デランドマイズされた)古典的な影を利用し、効率的な量子コンピューティングに光を流すことの有効性を検証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.455606108893398
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A crucial subroutine for various quantum computing and communication
algorithms is to efficiently extract different classical properties of quantum
states. In a notable recent theoretical work by Huang, Kueng, and Preskill
[Nat. Phys. 16, 1050 (2020)], a thrifty scheme showed how to project the
quantum state into classical shadows and simultaneously predict $M$ different
functions of a state with only $\mathcal{O}(\log_2 M)$ measurements,
independent of the system size and saturating the information-theoretical
limit. Here, we experimentally explore the feasibility of the scheme in the
realistic scenario with a finite number of measurements and noisy operations.
We prepare a four-qubit GHZ state and show how to estimate expectation values
of multiple observables and Hamiltonians. We compare the measurement strategies
with uniform, biased, and derandomized classical shadows to conventional ones
that sequentially measure each state function exploiting either importance
sampling or observable grouping. We next demonstrate the estimation of
nonlinear functions using classical shadows and analyze the entanglement of the
prepared quantum state. Our experiment verifies the efficacy of exploiting
(derandomized) classical shadows and sheds light on efficient quantum computing
with noisy intermediate-scale quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 様々な量子コンピューティングおよび通信アルゴリズムにとって重要なサブルーチンは、量子状態の異なる古典的性質を効率的に抽出することである。
Huang, Kueng, and Preskill [Nat. Phys. 1050 (2020)] による最近の顕著な理論研究において、スリフティスキームは量子状態を古典的な影に投影する方法を示し、同時に$M$の異なる状態の関数を$\mathcal{O}(\log_2 M)$測定で予測し、システムサイズに依存し、情報理論の限界を飽和させる方法を示した。
本稿では,有限個の計測値と雑音操作を用いて,現実的なシナリオにおけるスキームの実現可能性について実験的に検討する。
我々は、4量子GHZ状態を作成し、複数の観測値とハミルトニアンの期待値を推定する方法を示す。
本研究では,各状態関数を逐次計測し,重要サンプリングと可観測グルーピングを併用する手法と,一様,偏り,非ランダム化された古典的影を比較した。
次に,古典影を用いた非線形関数の推定を行い,量子状態の絡み合い解析を行う。
本実験は,(デランドマイズされた)古典影の活用の有効性を検証し,ノイズの多い中間スケール量子ハードウェアを用いた効率的な量子コンピューティングに光を当てる。
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