論文の概要: Optimal Quantum Overlapping Tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.13473v1
• Date: Thu, 17 Oct 2024 12:03:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-18 13:19:15.854662
• Title: Optimal Quantum Overlapping Tomography
• Title（参考訳）: 最適量子重畳トモグラフィ
• Authors: Chao Wei, Tao Xin,
• Abstract要約: 部分トモグラフィーは、複雑な量子システムを特徴づけるための有望なアプローチとして登場した。 本稿では,問題を斜め被覆モデルにマッピングすることで,最適な重なり合うトモグラフィのための統一フレームワークを提案する。 実用核スピンプロセッサにおける提案手法の有効性を実験的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.555222031881788
• License:
• Abstract: Partial tomography, which focuses on reconstructing reduced density matrices (RDMs), has emerged as a promising approach for characterizing complex quantum systems, particularly when full state tomography is impractical. Recently, overlapping tomography has been proposed as an efficient method for determining all $k$-qubit RDMs using logarithmic polynomial measurements, though it has not yet reached the ultimate limit. Here, we introduce a unified framework for optimal quantum overlapping tomography by mapping the problem to the clique cover model. This framework provides the most efficient and experimentally feasible measurement schemes to date, significantly reducing the measurement costs. Our approach is also applicable to determining RDMs with different topological structures. Moreover, we experimentally validate the feasibility of our schemes on practical nuclear spin processor using average measurements and further apply our method to noisy data from a superconducting quantum processor employing projection measurements. The results highlight the strong power of overlapping tomography, paving the way for advanced quantum system characterization and state property learning in the future.
• Abstract（参考訳）: 縮密度行列(RDM)の再構成に焦点を当てた部分トモグラフィーは、特に完全状態トモグラフィーが実用的でない場合に、複雑な量子システムを特徴づけるための有望なアプローチとして登場した。 近年,対数多項式測定による全ての$k$-qubit RDMの効率的な決定法として,オーバーラップトモグラフィーが提案されている。 本稿では,問題をclique被覆モデルにマッピングすることで,最適量子重畳トモグラフィのための統一的なフレームワークを提案する。 このフレームワークは、これまでで最も効率的かつ実験的に実現可能な測定方法を提供し、測定コストを大幅に削減する。 我々のアプローチは、異なるトポロジカル構造を持つ RDM の決定にも適用できる。 さらに,提案手法の実用核スピンプロセッサへの適用性について,平均測定値を用いて実験的に検証し,提案手法を予測値を用いた超伝導量子プロセッサのデータに応用する。 その結果、重なり合うトモグラフィーの強い力を強調し、将来量子システムの特徴付けと状態特性学習の道を開いた。

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