論文の概要: Multiple-basis representation of quantum states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.03110v1
- Date: Tue, 05 Nov 2024 13:57:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-06 14:59:30.424422
- Title: Multiple-basis representation of quantum states
- Title（参考訳）: 量子状態の多重基底表現
- Authors: Adrián Pérez-Salinas, Patrick Emonts, Jordi Tura, Vedran Dunjko,
- Abstract要約: 量子状態のハイブリッドで効率的な量子古典的表現、多重基底表現について検討する。
この表現は、ある与えられた基底と異なる基底でスパースな状態の線形結合で構成され、量子回路によって規定される。
この表現が利用できる場合、すなわち、基底状態の近似、浅い回路で基底を指定してより深い計算をシミュレーションすること、および状態を多重基底表現として記述するためのトモグラフィープロトコルを見つける。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1999555634662633
- License:
- Abstract: Classical simulation of quantum physics is a central approach to investigating physical phenomena. Quantum computers enhance computational capabilities beyond those of classical resources, but it remains unclear to what extent existing limited quantum computers can contribute to this enhancement. In this work, we explore a new hybrid, efficient quantum-classical representation of quantum states, the multiple-basis representation. This representation consists of a linear combination of states that are sparse in some given and different bases, specified by quantum circuits. Such representation is particularly appealing when considering depth-limited quantum circuits within reach of current hardware. We analyze the expressivity of multiple-basis representation states depending on the classical simulability of their quantum circuits. In particular, we show that multiple-basis representation states include, but are not restricted to, both matrix-product states and stabilizer states. Furthermore, we find cases in which this representation can be used, namely approximation of ground states, simulation of deeper computations by specifying bases with shallow circuits, and a tomographical protocol to describe states as multiple-basis representations. We envision this work to open the path of simultaneous use of several hardware-friendly bases, a natural description of hybrid computational methods accessible for near-term hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子物理学の古典的なシミュレーションは、物理現象を研究するための中心的なアプローチである。
量子コンピュータは、古典的な資源を超える計算能力を向上させるが、既存の限られた量子コンピュータがこの拡張にどの程度貢献できるかは定かではない。
本研究では、量子状態のハイブリッドで効率的な量子古典的表現、多重基底表現について検討する。
この表現は、ある与えられた基底と異なる基底でスパースな状態の線形結合で構成され、量子回路によって規定される。
このような表現は、現在のハードウェアの範囲内での深さ制限量子回路を考えると特に魅力的である。
我々は、量子回路の古典的シミュラビリティに応じて、多重基底表現状態の表現性を分析する。
特に、多重基底表現状態は、行列積状態と安定化状態の両方を含むが、制限されないことを示す。
さらに、この表現が利用できる場合、すなわち、基底状態の近似、浅い回路で基底を指定してより深い計算をシミュレーションすること、および状態を多重基底表現として記述するトモグラフィープロトコルを見出した。
本研究は,近距離ハードウェアで利用可能なハイブリッド計算手法の自然な記述である,ハードウェアフレンドリーな複数のベースを同時使用するための道を開くことを目的としている。
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