論文の概要: Sampling Groups of Pauli Operators to Enhance Direct Fidelity Estimation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.19228v1
• Date: Fri, 31 Jan 2025 15:38:09 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-03 14:01:31.631132
• Title: Sampling Groups of Pauli Operators to Enhance Direct Fidelity Estimation
• Title（参考訳）: パウリ作用素のサンプリング群による直接忠実度推定
• Authors: Júlia Barberà-Rodríguez, Mariana Navarro, Leonardo Zambrano,
• Abstract要約: 実験状態のコピーを少なくする改良された直接忠実度推定プロトコルを提案する。 数値シミュレーションにより,8ビットのハールランダム状態の場合,必要なコピー数の3分の1の削減が達成されることを示した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Direct fidelity estimation is a protocol that estimates the fidelity between an experimental quantum state and a target pure state. By measuring the expectation values of Pauli operators selected through importance sampling, the method is exponentially faster than full quantum state tomography. We propose an enhanced direct fidelity estimation protocol that uses fewer copies of the experimental state by grouping Pauli operators before the sampling process. We derive analytical bounds on the measurement cost and estimator variance, showing improvements over the standard method. Numerical simulations validate our approach, demonstrating that for 8-qubit Haar-random states, our method achieves a one-third reduction in the required number of copies and reduces variance by an order of magnitude using only local measurements. These results underscore the potential of our protocol to enhance the efficiency of fidelity estimation in current quantum devices.
• Abstract（参考訳）: 直接忠実度推定は、実験量子状態とターゲット純状態の間の忠実度を推定するプロトコルである。 重要サンプリングによって選択されたパウリ作用素の期待値を測定することにより、本手法はフル量子状態トモグラフィーよりも指数関数的に高速である。 サンプリングプロセスの前にパウリ演算子をグループ化することで実験状態のコピーを少なくする改良された直接忠実度推定プロトコルを提案する。 測定コストと推定値の分散に関する解析的境界を導出し, 標準法よりも改善したことを示す。 数値シミュレーションにより, 8-qubit Haar-random状態の場合, 必要なコピー数の3分の1の削減を実現し, 局所測定のみを用いて, 大きさの差を小さくすることを示した。 これらの結果は、現在の量子デバイスにおける忠実度推定の効率を高めるためのプロトコルの可能性を裏付けるものである。

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