論文の概要: Measuring energy by measuring any other observable

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.10428v3
• Date: Mon, 14 Aug 2023 18:12:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-16 17:17:20.854684
• Title: Measuring energy by measuring any other observable
• Title（参考訳）: 可観測性の測定によるエネルギー測定
• Authors: Dominik \v{S}afr\'anek, Dario Rosa
• Abstract要約: 本稿では,量子可観測値,平均値,高次モーメントの確率を,他の可観測値を測定することによって推定する手法を提案する。 この方法は一般であり、任意の量子系に適用できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a method to estimate the probabilities of outcomes of a quantum observable, its mean value, and higher moments by measuring any other observable. This method is general and can be applied to any quantum system. In the case of estimating the mean energy of an isolated system, the estimate can be further improved by measuring the other observable at different times. Intuitively, this method uses interplay and correlations between the measured observable, the estimated observable, and the state of the system. We provide two bounds: one that is looser but analytically computable and one that is tighter but requires solving a non-convex optimization problem. The method can be used to estimate expectation values and related quantities such as temperature and work in setups where performing measurements in a highly entangled basis is difficult, finding use in state-of-the-art quantum simulators. As a demonstration, we show that in Heisenberg and Ising models of ten sites in the localized phase, performing two-qubit measurements excludes 97.5% and 96.7% of the possible range of energies, respectively, when estimating the ground state energy.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,量子可観測値,平均値,高次モーメントの確率を,他の可観測値を測定することによって推定する手法を提案する。 この方法は一般であり、任意の量子系に適用できる。 孤立系の平均エネルギーを推定する場合、異なる時間で観測可能な他の観測値を測定することにより、推定をさらに改善することができる。 直感的には、測定された可観測性、推定可観測性、およびシステムの状態の間の相互作用と相関を用いる。 1つはより緩く、分析的に計算可能で、もう1つはよりきついが、非凸最適化の問題を解決する必要がある。 この手法は、高度に絡み合った測定を行うのが困難な設定において、温度や作業などの期待値や関連する量の推定に使用することができ、最先端の量子シミュレータでの使用を見つけることができる。 実演として, ハイゼンベルクおよびイジングにおいて, 2量子ビット測定を行った場合, 基底状態エネルギーを推定する場合のエネルギー範囲の97.5%と96.7%をそれぞれ除いた。

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