論文の概要: Adaptive measurement strategy for quantum subspace methods
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.07893v2
- Date: Mon, 20 May 2024 07:39:35 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-22 00:10:05.631030
- Title: Adaptive measurement strategy for quantum subspace methods
- Title（参考訳）: 量子部分空間法における適応的測定戦略
- Authors: Yuma Nakamura, Yoshichika Yano, Nobuyuki Yoshioka,
- Abstract要約: 本稿では,量子部分空間法に有用な適応計測最適化法を提案する。
提案手法は、まず古典的にシミュレート可能な状態の測定プロトコルを決定し、次に量子部分空間展開のプロトコルを適応的に更新する。
数値実験として,分子の励起状態シミュレーションを行い,測定回数を桁違いに削減できることを示した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Estimation of physical observables for unknown quantum states is an important problem that underlies a wide range of fields, including quantum information processing, quantum physics, and quantum chemistry. In the context of quantum computation, in particular, existing studies have mainly focused on holistic state tomography or estimation on specific observables with known classical descriptions, while this lacks the important class of problems where the estimation target itself relies on the measurement outcome. In this work, we propose an adaptive measurement optimization method that is useful for the quantum subspace methods, namely the variational simulation methods that utilize classical postprocessing on measurement outcomes. The proposed method first determines the measurement protocol for classically simulatable states, and then adaptively updates the protocol of quantum subspace expansion (QSE) according to the quantum measurement result. As a numerical demonstration, we have shown for excited-state simulation of molecules that (i) we are able to reduce the number of measurements by an order of magnitude by constructing an appropriate measurement strategy (ii) the adaptive iteration converges successfully even for a strongly correlated molecule of H$_4$. Our work reveals that the potential of the QSE method can be empowered by elaborated measurement protocols, and opens a path to further pursue efficient quantum measurement techniques in practical computations.
- Abstract（参考訳）: 未知の量子状態に対する物理観測値の推定は、量子情報処理、量子物理学、量子化学など幅広い分野の基礎となる重要な問題である。
特に量子計算の文脈では、既存の研究は主に、既知の古典的な記述を持つ特定の可観測物に対する全体論的な状態トモグラフィーや推定に焦点を当てているが、これは推定対象自体が測定結果に依存している重要な問題のクラスを欠いている。
本研究では、量子部分空間法、すなわち古典的後処理を計測結果に用いた変分シミュレーション法に有用な適応的測定最適化法を提案する。
提案手法は、まず古典的にシミュレート可能な状態の測定プロトコルを決定し、量子測定結果に応じて量子部分空間展開(QSE)のプロトコルを適応的に更新する。
数値実験として,分子の励起状態シミュレーションを行った。
一 適切な測定戦略を構築することにより、測定回数を桁違いに減らすことができること。
(ii) 適応反復は H$_4$ の強い相関分子に対してもうまく収束する。
本研究は,QSE法の可能性について,精巧な測定プロトコルを用いて検証し,より効率的な量子計測手法を実用化するための道を開くことを明らかにする。
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