論文の概要: Quantum Causal Unravelling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2109.13166v3
• Date: Thu, 23 Jun 2022 04:09:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-13 11:53:29.727556
• Title: Quantum Causal Unravelling
• Title（参考訳）: 量子因果関係の解法
• Authors: Ge Bai, Ya-Dong Wu, Yan Zhu, Masahito Hayashi, Giulio Chiribella
• Abstract要約: 我々は,多部量子プロセスにおける相互作用の因果構造を明らかにするための,最初の効率的な方法を開発した。 我々のアルゴリズムは、量子プロセストモグラフィーの技法で効率的に特徴付けることができるプロセスを特定するのに利用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 44.356294905844834
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Complex processes often arise from sequences of simpler interactions involving a few particles at a time. These interactions, however, may not be directly accessible to experiments. Here we develop the first efficient method for unravelling the causal structure of the interactions in a multipartite quantum process, under the assumption that the process has bounded information loss and induces causal dependencies whose strength is above a fixed (but otherwise arbitrary) threshold. Our method is based on a quantum algorithm whose complexity scales polynomially in the total number of input/output systems, in the dimension of the systems involved in each interaction, and in the inverse of the chosen threshold for the strength of the causal dependencies. Under additional assumptions, we also provide a second algorithm that has lower complexity and requires only local state preparation and local measurements. Our algorithms can be used to identify processes that can be characterized efficiently with the technique of quantum process tomography. Similarly, they can be used to identify useful communication channels in quantum networks, and to test the internal structure of uncharacterized quantum circuits.
• Abstract（参考訳）: 複雑な過程はしばしば、数個の粒子を同時に含む単純な相互作用の列から生じる。 しかし、これらの相互作用は実験に直接アクセスできないかもしれない。 ここでは,多部量子プロセスにおける相互作用の因果構造を,その過程が情報損失の有界であるという仮定のもとに解き放つための第1の効率的な手法を開発し,その強度が一定(あるいは任意の)しきい値を超える因果依存性を誘導する。 本手法は,入力/出力システムの総数,各相互作用に関わるシステムの次元,および因果依存性の強さに対する選択しきい値の逆数において,複雑性が多項式的にスケールする量子アルゴリズムに基づく。 追加の仮定の下では、複雑さが小さく、局所的な状態の準備と局所的な測定のみを必要とする第2のアルゴリズムも提供する。 我々のアルゴリズムは、量子プロセストモグラフィーの技法で効率的に特徴づけられるプロセスを特定するのに利用できる。 同様に、量子ネットワークにおける有用な通信チャネルの同定や、非キャラクタリゼーション量子回路の内部構造のテストにも使用できる。

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