論文の概要: Multi-qubit State Tomography with Few Pauli Measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19873v1
- Date: Wed, 31 May 2023 14:10:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-01 16:11:01.473751
- Title: Multi-qubit State Tomography with Few Pauli Measurements
- Title（参考訳）: パウリ測定によるマルチキュービット状態トモグラフィ
- Authors: Xudan Chai, Teng Ma, Qihao Guo, Zhangqi Yin, Hao Wu, Qing Zhao
- Abstract要約: キャラクタリゼーションツールであるQuantum state tomographyは、未知の量子状態の密度行列を再構成する。
これは、大量の量子ビットに対する測定とデータ処理の膨大な負担のため、実用的ではない。
より少ない測定を必要とするが、期待される精度が得られる効率的なフレームワークを構築します。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.611891055029076
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In quantum information transformation and quantum computation, the most
critical issues are security and accuracy. These features, therefore, stimulate
research on quantum state characterization. A characterization tool, Quantum
state tomography, reconstructs the density matrix of an unknown quantum state.
Theoretically, reconstructing an unknown state using this method can be
arbitrarily accurate. However, this is less practical owing to the huge burden
of measurements and data processing for large numbers of qubits. Even
comprising an efficient estimator and a precise algorithm, an optimal
tomographic framework can also be overburdened owing to the exponential growth
of the measurements. Moreover, the consequential postprocessing of huge amounts
of data challenges the capacity of computers. Thus, it is crucial to build an
efficient framework that requires fewer measurements but yields an expected
accuracy. To this end, we built a tomography schema by which only a few Pauli
measurements enable an accurate tomographic reconstruction. Subsequently, this
schema was verified as efficient and accurate through numerical simulations on
the tomography of multi-qubit quantum states. Furthermore, this schema was
proven to be robust through numerical simulations on a noisy superconducting
qubit system. Therefore, the tomography schema paves an alternatively effective
way to reconstruct the density matrix of a quantum state owing to its
efficiency and accuracy, which are essential for quantum state tomography.
- Abstract（参考訳）: 量子情報変換と量子計算において、最も重要な問題はセキュリティと精度である。
これらの特徴は量子状態の特徴の研究を刺激する。
評価ツールである量子状態トモグラフィは、未知の量子状態の密度行列を再構成する。
理論的には、この方法を用いた未知の状態の再構成は任意に正確である。
しかし、これは大量の量子ビットに対する測定とデータ処理の膨大な負担のため、実用的ではない。
効率的な推定器と正確なアルゴリズムでさえ、測定の指数的成長のために最適なトモグラフィーフレームワークをオーバーバーデンドすることができる。
さらに、大量のデータの一連の後処理は、コンピュータの能力に挑戦する。
したがって、より少ない測定を必要とするが期待できる精度を持つ効率的なフレームワークを構築することが不可欠である。
この目的のために,ポーリ計測で正確なトモグラフィ再構成が可能となるトモグラフィスキーマを構築した。
その後,マルチ量子ビット量子状態のトモグラフィーによる数値シミュレーションにより,効率と精度を検証した。
さらに, 超伝導量子ビット系の数値シミュレーションにより, このスキーマは頑健であることが証明された。
したがって、トモグラフィースキーマは、その効率と精度から量子状態の密度行列を再構築する代替の効果的な方法であり、これは量子状態トモグラフィーに必須である。
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