論文の概要: Power of quantum measurement in simulating unphysical operations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09963v1
• Date: Mon, 18 Sep 2023 17:39:38 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-19 11:59:45.566998
• Title: Power of quantum measurement in simulating unphysical operations
• Title（参考訳）: 非物理的操作をシミュレートする量子測定のパワー
• Authors: Xuanqiang Zhao, Lei Zhang, Benchi Zhao, Xin Wang
• Abstract要約: 古典的なサンプリングの代わりに量子計測を用いると、一般エルミート保存写像のシミュレーションコストが低下することを示す。 提案手法は,誤差軽減と量子機械学習と密接に関連する2つのアプリケーションで実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.8525801756287
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The manipulation of quantum states through linear maps beyond quantum operations has many important applications in various areas of quantum information processing. Current methods simulate unphysical maps by sampling physical operations, but in a classical way. In this work, we show that using quantum measurement in place of classical sampling leads to lower simulation costs for general Hermitian-preserving maps. Remarkably, we establish the equality between the simulation cost and the well-known diamond norm, thus closing a previously known gap and assigning diamond norm a universal operational meaning as a map's simulability. We demonstrate our method in two applications closely related to error mitigation and quantum machine learning, where it exhibits a favorable scaling. These findings highlight the power of quantum measurement in simulating unphysical operations, in which quantum interference is believed to play a vital role. Our work paves the way for more efficient sampling techniques and has the potential to be extended to more quantum information processing scenarios.
• Abstract（参考訳）: 量子演算以外の線形写像による量子状態の操作は、量子情報処理の様々な領域において重要な応用となっている。 現在の手法では、物理演算をサンプリングすることで非物理的な写像をシミュレートするが、古典的な方法である。 本研究では,古典的なサンプリングに代えて量子計測を用いることで,一般エルミート保存マップのシミュレーションコストを低減できることを示す。 注目すべきは、シミュレーションコストとよく知られたダイヤモンドノルムの等価性を確立し、既知のギャップを閉じ、ダイヤモンドノルムを地図のシミュラビリティとして普遍的な操作意味に割り当てることである。 提案手法は,誤差軽減と量子機械学習に密接に関連する2つのアプリケーションで実証し,良好なスケーリングを示す。 これらの発見は、量子干渉が重要な役割を果たすと考えられている非物理的操作をシミュレートする量子測定の力を強調している。 我々の研究はより効率的なサンプリング手法の道を切り開いており、より多くの量子情報処理シナリオに拡張される可能性がある。

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