論文の概要: Information recoverability of noisy quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.04862v3
• Date: Sat, 8 Apr 2023 06:08:03 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-12 00:13:46.737036
• Title: Information recoverability of noisy quantum states
• Title（参考訳）: ノイズ量子状態の情報回復性
• Authors: Xuanqiang Zhao, Benchi Zhao, Zihan Xia, Xin Wang
• Abstract要約: ノイズの多い量子状態から情報を取り出す方法を研究するための体系的枠組みを導入する。 回復可能な古典情報の範囲を完全に特徴づける。 また、対応する最適プロトコルとともに半定値プログラミングによって効率よく計算可能な最小情報検索コストを解消する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.526775342940154
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Extracting classical information from quantum systems is an essential step of many quantum algorithms. However, this information could be corrupted as the systems are prone to quantum noises, and its distortion under quantum dynamics has not been adequately investigated. In this work, we introduce a systematic framework to study how well we can retrieve information from noisy quantum states. Given a noisy quantum channel, we fully characterize the range of recoverable classical information. This condition allows a natural measure quantifying the information recoverability of a channel. Moreover, we resolve the minimum information retrieving cost, which, along with the corresponding optimal protocol, is efficiently computable by semidefinite programming. As applications, we establish the limits on the information retrieving cost for practical quantum noises and employ the corresponding protocols to mitigate errors in ground state energy estimation. Our work gives the first full characterization of information recoverability of noisy quantum states from the recoverable range to the recovering cost, revealing the ultimate limit of probabilistic error cancellation.
• Abstract（参考訳）: 量子システムから古典情報を抽出することは、多くの量子アルゴリズムの重要なステップである。 しかし、量子ノイズが発生しやすいため、この情報は崩壊する可能性があり、量子力学下での歪みは十分に研究されていない。 本研究では,ノイズの多い量子状態から情報を取り出す方法を研究するための体系的枠組みを提案する。 ノイズの多い量子チャネルが与えられた場合、回復可能な古典情報の範囲を完全に特徴づける。 この条件により、チャネルの情報回復性を定量的に定量化することができる。 さらに,最小情報検索コストを解決し,それに対応する最適プロトコルとともに,半定型プログラミングにより効率的に計算可能とする。 本研究では,実際の量子ノイズに対する情報検索コストの限界を定め,それに対応するプロトコルを用いて地上エネルギー推定における誤差を緩和する。 本研究は, 雑音量子状態の情報回復可能性について, 回復範囲から回復コストまで, 初めて完全な評価を行い, 確率的エラーキャンセラの究極限界を明らかにする。

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