論文の概要: Ptychographic estimation of pure multiqubit states in a quantum device

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.02120v1
• Date: Tue, 03 Dec 2024 03:18:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-04 15:43:45.796852
• Title: Ptychographic estimation of pure multiqubit states in a quantum device
• Title（参考訳）: 量子デバイスにおける純多ビット状態のPtychographyによる推定
• Authors: Warley M. S. Alves, Leonardo Neves,
• Abstract要約: 量子プチコグラフィー(Quantum ptychography)は、未知の純量子状態を重なり合う射影によって推定する方法である。 本稿では,回路ベース量子コンピュータにおける$n$-qubit状態の推定に応用した本手法について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.74712236516413
• License:
• Abstract: Quantum ptychography is a method for estimating an unknown pure quantum state by subjecting it to overlapping projections, each one followed by a projective measurement on a single prescribed basis. Here, we present a comprehensive study of this method applied for estimating $n$-qubit states in a circuit-based quantum computer, including numerical simulations and experiments carried out on an IBM superconducting quantum processor. The intermediate projections are implemented through Pauli measurements on one qubit at a time, which sets the number of ptychographic circuits to $3n$ (in contrast to the $3^n$ circuits for standard Pauli tomography); the final projective measurement in the computational basis is preceded by the quantum Fourier transform (QFT). Due to the large depth and number of two-qubit gates of the QFT circuit, which is unsuitable for noisy devices, we also test the approximate QFT (AQFT) and separable unitary operations. Using the QFT and AQFT of degree $2$, we obtained high estimation fidelities in all tests with separable and entangled states for up to three and four qubits, respectively; on the other hand, the separable unitaries in this scenario provided good estimations only for separable states, in general. Our results compare favorably with recent results in the literature and we discuss further alternatives to make the ptychographic method scalable for the current noisy devices.
• Abstract（参考訳）: 量子プチコグラフィー(Quantum ptychography)は、未知の純量子状態を重なり合う投影に従属させて推定する方法である。 本稿では,IBM超伝導量子プロセッサを用いた数値シミュレーションや実験を含む,回路ベース量子コンピュータにおける$n$-qubit状態の推定に応用した本手法の総合的研究について述べる。 中間投影は一度に1量子ビット上のパウリ測度によって実現され、これはピチクログラフィ回路の個数を3n$に設定する(標準的なパウリトモグラフィーの3^n$回路とは対照的である)。 ノイズの多いデバイスには適さないQFT回路の2ビットゲートの深さと数が大きいため、近似QFT(AQFT)と分離可能なユニタリ演算もテストする。 次数2ドルのQFTとAQFTを用いて,最大3キュービットと4キュービットの分離可能な状態を持つ全ての試験において高い評価係数を得た。 本研究は,本論文の最近の結果とよく比較し,本手法を現在のノイズのあるデバイスにスケーラブルにするためのさらなる選択肢について論じる。

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