論文の概要: Predicting Arbitrary State Properties from Single Hamiltonian Quench Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.00695v2
- Date: Fri, 15 Mar 2024 01:47:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-18 23:41:48.538762
- Title: Predicting Arbitrary State Properties from Single Hamiltonian Quench Dynamics
- Title（参考訳）: 単一ハミルトンクエンチダイナミクスによる任意状態の予測
- Authors: Zhenhuan Liu, Zihan Hao, Hong-Ye Hu,
- Abstract要約: アナログ量子シミュレータ上での任意の状態特性を推定するハミルトンシャドウプロトコルを導入する。
このプロトコルは高度な制御を必要とせず、幅広いアナログ量子シミュレータに適用することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8639941465436463
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Analog quantum simulation is an essential routine for quantum computing and plays a crucial role in studying quantum many-body physics. Typically, the quantum evolution of an analog simulator is largely determined by its physical characteristics, lacking the precise control or versatility of quantum gates. This limitation poses challenges in extracting physical properties on analog quantum simulators, an essential step of quantum simulations. To address this issue, we introduce the Hamiltonian shadow protocol, which uses a single quench Hamiltonian for estimating arbitrary state properties, eliminating the need for ancillary systems and random unitaries. Additionally, we derive the sample complexity of this protocol and show that it performs comparably to the classical shadow protocol. The Hamiltonian shadow protocol does not require sophisticated control and can be applied to a wide range of analog quantum simulators. We demonstrate its utility through numerical demonstrations with Rydberg atom arrays under realistic parameter settings. The new protocol significantly broadens the application of randomized measurements for analog quantum simulators without precise control and ancillary systems.
- Abstract（参考訳）: アナログ量子シミュレーションは量子コンピューティングにとって不可欠なルーチンであり、量子多体物理学の研究において重要な役割を果たす。
典型的には、アナログシミュレータの量子進化は、その物理的特性によって決定され、量子ゲートの正確な制御や汎用性に欠ける。
この制限は、量子シミュレーションの重要なステップであるアナログ量子シミュレータの物理的性質を抽出する際の課題を提起する。
この問題に対処するために、任意の状態特性を推定するために単一のクエンチ・ハミルトンを用いたハミルトニアン・シャドウプロトコルを導入する。
さらに、このプロトコルのサンプル複雑さを導出し、古典的なシャドウプロトコルと相容れない性能を示す。
ハミルトニアン・シャドウ・プロトコルは高度な制御を必要としないため、幅広いアナログ量子シミュレータに適用することができる。
現実的なパラメータ設定下では、Rydberg atom array を用いて数値的な実演を行い、その実用性を実証する。
新しいプロトコルは、正確な制御と補助システムなしでアナログ量子シミュレーターに対するランダム化測定の適用を著しく拡大する。
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