論文の概要: Convergence of reconstructed density matrix to a pure state using maximal entropy approach

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.01191v1
• Date: Fri, 2 Jul 2021 16:58:26 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-23 18:36:32.280234
• Title: Convergence of reconstructed density matrix to a pure state using maximal entropy approach
• Title（参考訳）: 最大エントロピー法による再構成密度行列の純状態への収束
• Authors: Rishabh Gupta, Sabre Kais and Raphael D. Levine
• Abstract要約: 量子系の密度行列を任意の量子ビットに対して純粋な状態に完全に再構成するためのQSTの代替手法を提案する。 我々のゴールは、実際の量子コンピュータにおける量子エラー軽減の分野に応用できる純粋状態の量子システムの実用的な推論を提供することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.084744267747294
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Impressive progress has been made in the past decade in the study of technological applications of varied types of quantum systems. With industry giants like IBM laying down their roadmap for scalable quantum devices with more than 1000-qubits by the end of 2023, efficient validation techniques are also being developed for testing quantum processing on these devices. The characterization of a quantum state is done by experimental measurements through the process called quantum state tomography (QST) which scales exponentially with the size of the system. However, QST performed using incomplete measurements is aptly suited for characterizing these quantum technologies especially with the current nature of noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices where not all mean measurements are available with high fidelity. We, hereby, propose an alternative approach to QST for the complete reconstruction of the density matrix of a quantum system in a pure state for any number of qubits by applying the maximal entropy formalism on the pairwise combinations of the known mean measurements. This approach provides the best estimate of the target state when we know the complete set of observables which is the case of convergence of the reconstructed density matrix to a pure state. Our goal is to provide a practical inference of a quantum system in a pure state that can find its applications in the field of quantum error mitigation on a real quantum computer that we intend to investigate further.
• Abstract（参考訳）: 様々な種類の量子システムの技術応用の研究において、過去10年間に印象的な進歩があった。 IBMのような業界の巨人が、2023年末までに1000量子ビットを超えるスケーラブルな量子デバイスに関するロードマップを公開し、これらのデバイス上で量子処理をテストするための効率的な検証技術も開発されている。 量子状態のキャラクタリゼーションは、量子状態トモグラフィ(QST)と呼ばれるプロセスを通じて実験的に測定され、システムのサイズと指数関数的にスケールする。 しかし、不完全測定を用いたQSTは、これらの量子技術の特徴、特に全ての平均測定が高忠実で利用できるわけではないノイズの多い中間規模量子(NISQ)デバイスの現在の性質に適している。 本稿では,量子系の密度行列を任意の数の量子ビットに対して完全再構成するために,最大エントロピー形式を既知平均測定値のペアワイズ結合に適用することにより,qstの代替手法を提案する。 このアプローチは、再構成された密度行列を純粋な状態に収束する場合の観測可能な完全な集合を知っているとき、対象状態の最良の推定を提供する。 我々のゴールは、純粋状態の量子システムの実用的な推論を提供することで、その応用を実際の量子コンピュータにおける量子エラー軽減の分野に適用し、さらなる研究を予定している。

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