論文の概要: Tomography of parametrized quantum states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.12916v1
- Date: Wed, 17 Jul 2024 18:00:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-19 19:43:08.268078
- Title: Tomography of parametrized quantum states
- Title（参考訳）: パラメタライズド量子状態のトモグラフィー
- Authors: Franz J. Schreiber, Jens Eisert, Johannes Jakob Meyer,
- Abstract要約: トモグラフィーの異なる概念を統一する枠組みを導入し、パラメタライズド量子状態のトモグラフィーに有益な自然像を定式化する。
本稿では,信号処理技術とトモグラフィー手法を組み合わせることで,パラメータ化された量子状態への近似を復元する明示的アルゴリズムを提案する。
類似した方法で、パラメタライズド量子チャネルに適用されるメリットの図形を導出する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3277163122167433
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Characterizing quantum systems is a fundamental task that enables the development of quantum technologies. Various approaches, ranging from full tomography to instances of classical shadows, have been proposed to this end. However, quantum states that are being prepared in practice often involve families of quantum states characterized by continuous parameters, such as the time evolution of a quantum state. In this work, we extend the foundations of quantum state tomography to parametrized quantum states. We introduce a framework that unifies different notions of tomography and use it to establish a natural figure of merit for tomography of parametrized quantum states. Building on this, we provide an explicit algorithm that combines signal processing techniques with a tomography scheme to recover an approximation to the parametrized quantum state equipped with explicit guarantees. Our algorithm uses techniques from compressed sensing to exploit structure in the parameter dependence and operates with a plug and play nature, using the underlying tomography scheme as a black box. In an analogous fashion, we derive a figure of merit that applies to parametrized quantum channels. Substituting the state tomography scheme with a scheme for process tomography in our algorithm, we then obtain a protocol for tomography of parametrized quantum channels. We showcase our algorithm with two examples of shadow tomography of states time-evolved under an NMR Hamiltonian and a free fermionic Hamiltonian.
- Abstract（参考訳）: 量子システムを特徴づけることは、量子技術の発展を可能にする基本的なタスクである。
フルトモグラフィーから古典的な影の例まで、様々なアプローチが提案されている。
しかし、実際に準備されている量子状態は、しばしば量子状態の時間進化のような連続的なパラメータによって特徴づけられる量子状態の族を含む。
本研究では、量子状態トモグラフィの基礎をパラメトリズド量子状態に拡張する。
トモグラフィーの異なる概念を統一する枠組みを導入し、パラメタライズド量子状態のトモグラフィーに有益な自然像を定式化する。
これに基づいて,信号処理技術とトモグラフィー手法を組み合わせることで,明示的な保証を備えたパラメータ化量子状態への近似を復元する明示的アルゴリズムを提供する。
提案アルゴリズムは, 圧縮センシングによるパラメータ依存構造を利用した手法を用いて, 基礎となるトモグラフィースキームをブラックボックスとして, プラグ・アンド・プレイ・ナチュラルで動作させる。
類似した方法で、パラメタライズド量子チャネルに適用されるメリットの図形を導出する。
提案アルゴリズムでは,状態トモグラフィースキームをプロセストモグラフィーのスキームに置き換え,パラメタライズド量子チャネルのトモグラフィーのためのプロトコルを得る。
NMRハミルトニアンとフリーフェルミオンハミルトニアンの下で時間発展する状態の2つのシャドウトモグラフィーの例を示す。
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