論文の概要: Heisenberg-limited Bayesian phase estimation with low-depth digital quantum circuits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.06006v1
- Date: Mon, 8 Jul 2024 14:59:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 15:20:49.207879
- Title: Heisenberg-limited Bayesian phase estimation with low-depth digital quantum circuits
- Title（参考訳）: 低深さディジタル量子回路を用いたハイゼンベルク制限ベイズ位相推定
- Authors: Su Direkci, Ran Finkelstein, Manuel Endres, Tuvia Gefen,
- Abstract要約: ベイズ位相推定のオーバーヘッドを一定に抑えるため,準最適精度を実現する手法を開発し,解析する。
提案手法は, 類似した初期状態の集合を利用する文献において, 既知のスキームよりも優れていることを示す。
また,提案手法の動的範囲を拡張するために,効率的な位相巻き戻しプロトコルを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Optimal phase estimation protocols require complex state preparation and readout schemes, generally unavailable or unscalable in many quantum platforms. We develop and analyze a scheme that achieves near-optimal precision up to a constant overhead for Bayesian phase estimation, using simple digital quantum circuits with depths scaling logarithmically with the number of qubits. We find that for Gaussian prior phase distributions with arbitrary widths, the optimal initial state can be approximated with products of Greenberger-Horne-Zeilinger states with varying number of qubits. Using local, adaptive measurements optimized for the prior distribution and the initial state, we show that Heisenberg scaling is achievable and that the proposed scheme outperforms known schemes in the literature that utilize a similar set of initial states. For an example prior width, we present a detailed comparison and find that is also possible to achieve Heisenberg scaling with a scheme that employs non-adaptive measurements, with the right allocation of copies per GHZ state and single-qubit rotations. We also propose an efficient phase unwinding protocol to extend the dynamic range of the proposed scheme, and show that it outperforms existing protocols by achieving an enhanced precision with a smaller number of additional atoms. Lastly, we discuss the impact of noise and imperfect gates.
- Abstract（参考訳）: 最適位相推定プロトコルは複雑な状態の準備と読み出しのスキームを必要とし、一般に多くの量子プラットフォームでは利用できないか、あるいはスケールできない。
我々は,量子ビット数と対数スケールの簡単なディジタル量子回路を用いて,ベイズ位相推定のオーバーヘッドを一定に抑える手法を開発し,解析する。
任意の幅を持つガウス前相分布に対して、最適初期状態は、異なる数の量子ビットを持つグリーンベルガー・ホルン・ザイリンガー状態の積と近似することができる。
先行分布と初期状態に最適化された局所的適応的測定を用いて、ハイゼンベルクのスケーリングは達成可能であり、提案手法は、類似した初期状態の集合を利用する文献において既知のスキームよりも優れていることを示す。
事前の幅の例では,非適応的な測定手法を用いてハイゼンベルクのスケーリングを実現することが可能であり,GHZ状態当たりのコピーの適切な割り当てと単一キュービット回転が可能である。
また,提案手法の動的範囲を拡張するための効率的な位相巻き戻しプロトコルを提案し,さらに,少ない原子数で精度を向上することにより,既存のプロトコルよりも優れていることを示す。
最後に、ノイズと不完全ゲートの影響について論じる。
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