論文の概要: Optimal Quantum Purity Amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.18167v2
• Date: Wed, 12 Mar 2025 18:04:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-14 19:20:47.624622
• Title: Optimal Quantum Purity Amplification
• Title（参考訳）: 最適量子純度増幅
• Authors: Zhaoyi Li, Honghao Fu, Takuya Isogawa, Isaac Chuang,
• Abstract要約: 一般量子システムと大域雑音に対する最適QPAプロトコルを提案する。 一般化された量子位相推定に基づくプロトコルの効率的な実装を提供する。 数値シミュレーションはハミルトン進化の量子シミュレーションに適用したプロトコルの有効性を実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.05170973574812
• License:
• Abstract: Quantum purity amplification (QPA) provides a novel approach to counteracting the pervasive noise that degrades quantum states. We present the optimal QPA protocol for general quantum systems and global noise, resolving a two-decade open problem. Under strong depolarization, our protocol achieves an exponential reduction in sample complexity over the best-known methods. We provide an efficient implementation of the protocol based on generalized quantum phase estimation. Additionally, we introduce SWAPNET, a sparse and shallow circuit that enables QPA for near-term experiments. Numerical simulations demonstrate the effectiveness of our protocol applied to quantum simulation of Hamiltonian evolution, enhancing the fidelity of input states even under circuit-level noise. Our findings suggest that QPA could improve the performance of quantum information processing tasks, particularly in the context of Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices, where reducing the effect of noise with limited resources is critical.
• Abstract（参考訳）: 量子純度増幅(QPA)は、量子状態が劣化する広範雑音に対抗する新しいアプローチを提供する。 一般量子システムと大域雑音に対する最適QPAプロトコルを提案する。 強い脱分極の下では,本プロトコルは最もよく知られた手法よりも標本の複雑さが指数関数的に減少する。 一般化された量子位相推定に基づくプロトコルの効率的な実装を提供する。 さらに,QPAを短期実験に利用できる疎浅回路SWAPNETを導入する。 シミュレーションにより,ハミルトニアン進化の量子シミュレーションに適用したプロトコルの有効性が示され,回路レベルノイズ下においても入力状態の忠実度が向上した。 以上の結果から,QPAは量子情報処理タスク,特に資源制限によるノイズの低減が重要となるノイズ中規模量子(NISQ)デバイスの性能を向上させる可能性が示唆された。

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