論文の概要: Auxiliary-free replica shadow estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.20865v1
• Date: Tue, 30 Jul 2024 14:40:29 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-31 17:00:05.460409
• Title: Auxiliary-free replica shadow estimation
• Title（参考訳）: 補助自由レプリカシャドウ推定
• Authors: Qing Liu, Zihao Li, Xiao Yuan, Huangjun Zhu, You Zhou,
• Abstract要約: 数個の入力レプリカ上でのジョイントエンタングリング動作のパワーを利用する,効率的な補助フリーレプリカシャドー(AFRS)フレームワークを提案する。 AFRSが従来のシャドウ法と比較して推定精度を指数関数的に改善できることを厳密に証明する。 局所量子回路の深さを一定に保った局所観測可能量を推定するために, 先進的な局所AFRS変種を導入する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.129051558668854
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficiently measuring nonlinear properties, like the entanglement spectrum, is a significant yet challenging task from quantum information processing to many-body physics. Current methodologies often suffer from an exponential scaling of the sampling cost or require auxiliary qubits and deep quantum circuits. To address these limitations, we propose an efficient auxiliary-free replica shadow (AFRS) framework, which leverages the power of the joint entangling operation on a few input replicas while integrating the mindset of shadow estimation. We rigorously prove that AFRS can offer exponential improvements in estimation accuracy compared with the conventional shadow method, and facilitate the simultaneous estimation of various nonlinear properties, unlike the destructive swap test. Additionally, we introduce an advanced local-AFRS variant tailored to estimating local observables with even constant-depth local quantum circuits, which significantly simplifies the experimental realization compared with the general swap test. Our work paves the way for the application of AFRS on near-term quantum hardware, opening new avenues for efficient and practical quantum measurements.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いスペクトルのような非線形特性を効率的に測定することは、量子情報処理から多体物理学への重要な課題である。 現在の手法はサンプリングコストの指数的なスケーリングに悩まされる場合や、補助量子ビットと深い量子回路を必要とする場合が多い。 これらの制約に対処するために,数個の入力レプリカ上での連係操作のパワーを活用しつつ,影推定の考え方を統合した効率的な補助フリーレプリカシャドウ(AFRS)フレームワークを提案する。 AFRSは従来のシャドウ法と比較して指数関数的精度の向上を図り、破壊スワップ試験とは異なり、様々な非線形特性の同時推定を容易にする。 さらに, 局所観測可能な局所量子回路を一定深さの局所量子回路で推定し, 一般スワップ試験と比較して実験的な実現を著しく単純化する高度局所AFRS変種を導入する。 我々の研究は、AFRSの短期量子ハードウェアへの応用の道を開き、効率的で実用的な量子測定のための新しい道を開いた。

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