論文の概要: Spoofing of Quantum Channels Enables Low-Rank Projective Simulation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14608v1
• Date: Fri, 18 Oct 2024 17:02:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-21 14:25:00.843077
• Title: Spoofing of Quantum Channels Enables Low-Rank Projective Simulation
• Title（参考訳）: 低ランク射影シミュレーションを可能にする量子チャネルのスポーフィング
• Authors: Timothy Heightman, Grzegorz Rajchel-Mieldzioć,
• Abstract要約: 我々は、シンクホーンのようなアルゴリズムが、正しい結果の限界を生成する最小許容クラウスランクを見つけるのにどのように役立つかを示す。 一般的な$d$次元量子系の場合、これはクラウス階数を$d2$から$d$の理論的最小値に下げる。 コードが利用可能であり、オープンソースである私たちの発見を数値的に示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: The ability to characterise and discern quantum channels is a crucial aspect of noisy quantum technologies. In this work, we explore the problem of distinguishing quantum channels when limited to sub-exponential resources, framed as von Neumann (projective) measurements. We completely characterise equivalence classes of quantum channels with different Kraus ranks that have the same marginal distributions under compatible projective measurements. In doing so, we explicitly identify gauge freedoms which can be varied without changing those compatible marginal outcome distributions, opening new avenues for quantum channel simulation, variational quantum channels, as well as novel adversarial strategies in noisy quantum device certification. Specifically, we show how a Sinkhorn-like algorithm enables us to find the minimum admissible Kraus rank that generates the correct outcome marginals. For a generic $d$-dimensional quantum system, this lowers the Kraus rank from $d^2$ to the theoretical minimum of $d$. For up to $d = 20$, we numerically demonstrate our findings, for which the code is available and open source. Finally, we provide an analytic algorithm for the special case of spoofing Pauli channels.
• Abstract（参考訳）: 量子チャネルを特徴づけ、識別する能力は、ノイズの多い量子技術の重要な側面である。 本研究では,フォン・ノイマン測度(射影)を用いて,サブ指数資源に制限された量子チャネルを識別する問題について検討する。 我々は、互換性のある射影測度の下で同じ辺分布を持つクラウス階数が異なる量子チャネルの同値類を、完全に特徴づける。 そこで我々は,量子チャネルシミュレーション,変分量子チャネル,およびノイズ量子デバイス認証における新たな敵戦略に対する新たな道を開くことで,それらの相反する限界値分布を変化させることなく,変化可能なゲージ自由度を明確に同定する。 具体的には、シンクホーンのようなアルゴリズムが、正しい結果の限界を生成する最小許容クラウスランクを見つけるのにどのように役立つかを示す。 一般的な$d$次元量子系の場合、これはクラウス階数を$d^2$から$d$の理論的最小値に下げる。 最大$d = 20$で、コードの利用可能でオープンソースである私たちの発見を数値的に示す。 最後に,パウリ流路の特別事例に対する解析アルゴリズムを提案する。

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