論文の概要: Quantum Steering Algorithm for Estimating Fidelity of Separability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.07911v1
• Date: Tue, 14 Mar 2023 13:55:06 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-15 14:54:05.400292
• Title: Quantum Steering Algorithm for Estimating Fidelity of Separability
• Title（参考訳）: 分離度推定のための量子ステアリングアルゴリズム
• Authors: Aby Philip, Soorya Rethinasamy, Vincent Russo, Mark M. Wilde
• Abstract要約: 一般二分項状態の分離性を検証し,定量化する量子アルゴリズムを開発した。 この結果から, ステアリング, 絡み合い, 量子アルゴリズム, 量子計算複雑性理論との有意義な関係が得られた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.779196219827506
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantifying entanglement is an important task by which the resourcefulness of a state can be measured. Here we develop a quantum algorithm that tests for and quantifies the separability of a general bipartite state, by making use of the quantum steering effect. Our first separability test consists of a distributed quantum computation involving two parties: a computationally limited client, who prepares a purification of the state of interest, and a computationally unbounded server, who tries to steer the reduced systems to a probabilistic ensemble of pure product states. To design a practical algorithm, we replace the role of the server by a combination of parameterized unitary circuits and classical optimization techniques to perform the necessary computation. The result is a variational quantum steering algorithm (VQSA), which is our second separability test that is better suited for the capabilities of quantum computers available today. This VQSA has an additional interpretation as a distributed variational quantum algorithm (VQA) that can be executed over a quantum network, in which each node is equipped with classical and quantum computers capable of executing VQA. We then simulate our VQSA on noisy quantum simulators and find favorable convergence properties on the examples tested. We also develop semidefinite programs, executable on classical computers, that benchmark the results obtained from our VQSA. Our findings here thus provide a meaningful connection between steering, entanglement, quantum algorithms, and quantum computational complexity theory. They also demonstrate the value of a parameterized mid-circuit measurement in a VQSA and represent a first-of-its-kind application for a distributed VQA. Finally, the whole framework generalizes to the case of multipartite states and entanglement.
• Abstract（参考訳）: エンタングルメントの定量化は、状態の資源性を測定する重要なタスクである。 本研究では, 量子ステアリング効果を用いて, 一般二成分状態の分離性をテストし, 定量化する量子アルゴリズムを開発した。 我々の最初の分離性テストは、関心状態の浄化を準備する計算限定のクライアントと、還元されたシステムを純積状態の確率的アンサンブルに操ろうとする計算無制限のサーバの2つを含む分散量子計算からなる。 実用的なアルゴリズムを設計するために、パラメータ化ユニタリ回路と古典最適化技術を組み合わせてサーバの役割を置き換え、必要な計算を行う。 その結果は変分量子ステアリングアルゴリズム (VQSA) であり、今日の量子コンピュータの能力によく適合する2番目の分離性テストである。 このVQSAは、分散変分量子アルゴリズム(VQA)として追加の解釈を持ち、量子ネットワーク上で実行できる。 次に,ノイズ量子シミュレータ上でのvqsaをシミュレートし,実験例の収束特性を求める。 また,vqsaから得られた結果のベンチマークを行うために,古典的コンピュータ上で実行可能な半定値プログラムを開発した。 この結果から, ステアリング, 絡み合い, 量子アルゴリズム, 量子計算複雑性理論との有意義な関係が得られた。 彼らはまた、VQSAにおけるパラメータ化中間回路の測定値を示し、分散VQAに対する第一種応用を示す。 最後に、フレームワーク全体が多部状態や絡み合いの場合に一般化される。

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