論文の概要: Partial Quantum Shadow Tomography for Structured Operators and its Experimental Demonstration using NMR
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.14491v2
- Date: Mon, 24 Mar 2025 06:10:49 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 11:09:45.639787
- Title: Partial Quantum Shadow Tomography for Structured Operators and its Experimental Demonstration using NMR
- Title（参考訳）: 構造演算子の部分量子シャドウトモグラフィとNMRによる実験的実証
- Authors: Aniket Sengupta, Arijit Chatterjee, G. J. Sreejith, T. S. Mahesh,
- Abstract要約: 本稿では,密度行列要素のサブセットを推定できる部分量子シャドウトモグラフィープロトコルを提案する。
広範囲の2量子状態に対する部分影推定方式を実験的に実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Quantum shadow tomography based on the classical shadow representation provides an efficient way to estimate properties of an unknown quantum state without performing a full quantum state tomography. In scenarios where estimating the expectation values for only certain classes of observables is required, obtaining information about the entire density matrix is unnecessary. We propose a partial quantum shadow tomography protocol, which allows estimation of a subset of density matrix elements contributing to the expectation values of certain classes of structured observables. This method utilizes tomographically incomplete subsets of single qubit Pauli basis measurements to perform partial shadow tomography, making it experimentally more efficient. We demonstrate the advantage over unitary $k$-designs such as Clifford, full Pauli basis, and methods utilizing mutually unbiased bases by numerically analyzing the protocol for structured density matrices and observables. We experimentally demonstrate the partial shadow estimation scheme for a wide class of two-qubit states (pure, entangled, and mixed) in the nuclear magnetic resonance (NMR) platform, which relies on ensemble-based measurements. The full density matrix experimentally reconstructed by combining different partial estimators produces fidelities exceeding 97%.
- Abstract（参考訳）: 古典的シャドウ表現に基づく量子シャドウトモグラフィーは、完全な量子状態トモグラフィーを実行することなく、未知の量子状態の性質を推定する効率的な方法を提供する。
観測可能なある種のクラスのみの期待値を推定するシナリオでは、密度行列全体の情報を取得することは不要である。
本稿では, 量子影トモグラフィープロトコルを提案する。これは, 構造化可観測物のある種の期待値に寄与する密度行列要素のサブセットを推定するものである。
この方法は、単一キュービットパウリ基底測定のトモグラフィー不完全部分集合を用いて、部分影トモグラフィーを行う。
Clifford, full Pauli basis, and methods using mutually unbiased bases by numerically analysis the protocol for structured density matrices and observables。
核磁気共鳴(NMR)プラットフォームにおける2量子状態(純度,絡み合い,混合度)の広いクラスに対する部分影推定法を実験的に実証した。
異なる部分推定器を組み合わせることで実験的に再構築された全密度行列は、97%を超える忠実度を生成する。
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