論文の概要: A deep dive into the interplay of structured quantum peaked circuits and infinite temperature correlation functions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.11240v1
- Date: Tue, 15 Apr 2025 14:41:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-24 00:30:24.093206
- Title: A deep dive into the interplay of structured quantum peaked circuits and infinite temperature correlation functions
- Title（参考訳）: 構造化量子ピーク回路と無限温度相関関数の相互作用
- Authors: Myeongsu Kim, Manas Sajjan, Sabre Kais,
- Abstract要約: 本稿では,雑音量子デバイスに対する物理的に有意な観測機能として,無限温度相関関数 (ITCF) を提案する。
我々はGroverベースの振幅増幅または浅い構造化回路を用いて、意図的にバイアスされた量子状態を構築する。
本研究は,ランダム平均化による信号損失を軽減する,問題特異的な状態準備フレームワークについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Random quantum circuits have been extensively explored for quantum supremacy demonstrations. However, verifying their output distributions remains challenging. Here, we propose the infinite-temperature correlation function (ITCF) as a physically meaningful observable for noisy intermediate-scale quantum (NISQ) devices one that can be extracted using engineered circuits rather than relying on fully random constructions. This is realized by leveraging peaked quantum states whose probability distributions are sharply peaked at specific outcomes due to constructive interference thus offering more efficient verifiability and stronger signal observability. Rather than using Haar-random states, which often yield vanishing signals through destructive interference, we construct purposefully biased quantum states using either Grover-based amplitude amplification or shallow structured circuits. These engineered states amplify contributions from relevant operator subspaces, enabling robust detection of non-zero ITCF values that would otherwise be suppressed under random-state sampling. Our results highlight a problem-specific state preparation framework that mitigates signal loss from random averaging and facilitates the detection of physically meaningful observables in NISQ devices. We also discuss future extensions to multi-qubit observables, scrambling diagnostics, and variational circuit optimization, underscoring the broader potential of Peaked States for quantum simulation and verification.
- Abstract（参考訳）: ランダム量子回路は量子超越性実証のために広く研究されている。
しかし、その出力分布を検証することは依然として困難である。
本稿では, 完全ランダムな構成に依存するのではなく, 工学回路を用いて抽出できるノイズの多い中間スケール量子(NISQ)デバイスに対して, 物理的に有意な相関関数として, 無限温度相関関数(ITCF)を提案する。
これは、構成的干渉により確率分布が特定の結果で急激にピークとなるピーク量子状態を利用することで実現され、より効率的な検証可能性とより強い信号観測性を提供する。
破壊的干渉によってしばしば消滅する信号を生じるハールランダム状態を使う代わりに、グローバーベースの振幅増幅または浅い構造化回路を用いて意図的にバイアスされた量子状態を構築する。
これらのエンジニアリングされた状態は、関連する演算子部分空間からのコントリビューションを増幅し、非ゼロのITCF値のロバストな検出を可能にする。
この結果から,NISQデバイスにおける信号損失を低減し,物理的に意味のある可観測物の検出を容易にする,問題特異的な状態準備フレームワークが注目された。
また、マルチキュービット可観測器、スクランブル診断、変分回路最適化の今後の拡張についても論じ、量子シミュレーションと検証のためのピーク状態の幅広い可能性について論じる。
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