論文の概要: Thrifty shadow estimation: re-using quantum circuits and bounding tails
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.06240v2
- Date: Sun, 24 Dec 2023 10:02:08 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-12-28 02:08:56.851466
- Title: Thrifty shadow estimation: re-using quantum circuits and bounding tails
- Title（参考訳）: 遠心影推定 : 量子回路とバウンディングテールの再利用
- Authors: Jonas Helsen and Michael Walter
- Abstract要約: 本稿では,量子回路を何度も再利用する,より実用的なプロトコルであるスリフティシャドウ推定法を提案する。
本研究では,Haarランダムなユニタリをサンプリングする場合は再利用が最大に有効であり,Clifford群からサンプリングする場合は最大に無効であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.6814343144960449
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Shadow estimation is a recent protocol that allows estimating exponentially
many expectation values of a quantum state from ``classical shadows'', obtained
by applying random quantum circuits and computational basis measurements. In
this paper we study the statistical efficiency of this approach in light of
near-term quantum computing. We propose a more practical variant of the
protocol, thrifty shadow estimation, in which quantum circuits are reused many
times instead of having to be freshly generated for each measurement. We show
that reuse is maximally effective when sampling Haar random unitaries, and
maximally ineffective when sampling from the Clifford group, i.e., one should
not reuse circuits when performing shadow estimation with the Clifford group.
We provide an efficiently simulable family of quantum circuits that
interpolates between these extremes, which we believe should be used instead of
the Clifford group. Finally, we consider tail bounds for shadow estimation and
discuss when median-of-means estimation can be replaced with standard mean
estimation.
- Abstract（参考訳）: シャドウ推定 (shadow estimation) は、ランダム量子回路と計算基底測定を用いて得られる「古典シャドウ」から、指数関数的に多くの量子状態の期待値を推定できる最近のプロトコルである。
本稿では,短期量子コンピューティングの観点から,このアプローチの統計効率について検討する。
本稿では,このプロトコルのより実用的なバリエーションであるスリフティシャドウ推定法を提案し,量子回路を各測定に新たに生成する必要はなく,何度も再利用する。
本研究は,ハールランダムユニタリをサンプリングする場合に再利用が最大限に有効であり,クリフォード群からサンプリングする場合,すなわちクリフォード群でシャドー推定を行う場合には回路を再利用すべきでないことを示す。
我々は、これらの極端間を補間する効率よくシミュレート可能な量子回路の族を提供し、クリフォード群の代わりに使用するべきであると信じている。
最後に,シャドウ推定のテール境界を考察し,平均中央値推定を標準平均推定に置き換える方法について検討する。
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