論文の概要: Schrödinger as a Quantum Programmer: Estimating Entanglement via Steering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.07911v4
- Date: Sat, 1 Jun 2024 13:34:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-04 23:35:51.767949
- Title: Schrödinger as a Quantum Programmer: Estimating Entanglement via Steering
- Title（参考訳）: 量子プログラマとしてのシュレーディンガー:ステアリングによる絡み合いの推定
- Authors: Aby Philip, Soorya Rethinasamy, Vincent Russo, Mark M. Wilde,
- Abstract要約: 我々は、量子ステアリング効果を用いて、一般的な二部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。
我々の発見は、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の間の有意義な関係を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.187381965457262
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantifying entanglement is an important task by which the resourcefulness of a quantum state can be measured. Here, we develop a quantum algorithm that tests for and quantifies the separability of a general bipartite state by using the quantum steering effect, the latter initially discovered by Schr\"odinger. Our 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 with a combination of parameterized unitary circuits and classical optimization techniques to perform the necessary computation. The result is a variational quantum steering algorithm (VQSA), a modified separability test that is implementable on quantum computers that are available today. 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. Thus, our findings 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.
- Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントは、量子状態の資源性を測定する重要なタスクである。
そこで我々は、量子ステアリング効果を用いて、一般二部体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。
我々の分離性テストは、関心状態の浄化を準備する計算限定クライアントと、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非有界サーバの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、パラメータ化されたユニタリ回路と古典的な最適化手法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で実装可能な改良された分離性テストである。
次に、ノイズの多い量子シミュレータ上でVQSAをシミュレートし、テストした例に好適な収束特性を求める。
VQSAの結果をベンチマークする半定値プログラムも開発しています。
このように、我々の研究結果は、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の間に有意義な関連性をもたらす。
また、VQSAにおけるパラメータ化中間回路の測定値も示す。
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