論文の概要: Efficient protocol to estimate the Quantum Fisher Information Matrix for Commuting-Block Circuits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.09818v1
• Date: Wed, 14 May 2025 21:37:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-16 22:29:06.117693
• Title: Efficient protocol to estimate the Quantum Fisher Information Matrix for Commuting-Block Circuits
• Title（参考訳）: 通信ブロック回路における量子漁業情報行列推定のための効率的なプロトコル
• Authors: Rafael Gómez-Lurbe,
• Abstract要約: 本稿では,Quantum Fisher Information Matrix QFIMのオフブロック対角要素を計算するための新しいプロトコルを提案する。 我々のアプローチは、必要な量子資源を著しく削減し、特に異なる量子状態準備の数を減少させる。
• 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: The Quantum Fisher Information Matrix (QFIM) is a fundamental quantity in various subfields of quantum physics. It plays a crucial role in the study of parameterized quantum states, as it quantifies their sensitivity to variations in its parameters. Recently, the QFIM has been successfully employed to enhance the optimization of variational quantum algorithms. However, its practical applicability is often hindered by the high resource requirements for its estimation. In this work, we introduce a novel protocol for computing the off-block-diagonal elements of the QFIM between different layers in a particular class of variational quantum circuits, known as commuting-block circuits. Our approach significantly reduces the quantum resources required, specifically lowering the number of distinct quantum state preparations from $O(m^2)$ to $O(L^2)$, where $m$ is the total number of parameters and $L$ is the number of layers in the circuit. Consequently, our protocol also minimizes the number of classical measurements and post-processing operations needed to estimate the QFIM, leading to a substantial improvement in computational efficiency.
• Abstract（参考訳）: 量子フィッシャー情報行列(Quantum Fisher Information Matrix、QFIM)は、量子物理学の様々なサブフィールドの基本量である。 パラメータ化量子状態の研究において重要な役割を担い、パラメータの変動に対する感度を定量化する。 近年,QFIMは変分量子アルゴリズムの最適化向上に成功している。 しかし、その実用性は、しばしばその推定に対する高いリソース要求によって妨げられる。 本研究では,異なる層間のQFIMのオフブロック対角要素を,通勤ブロック回路と呼ばれる特定の種類の変分量子回路で計算するための新しいプロトコルを提案する。 提案手法では,異なる量子状態準備の数を$O(m^2)$から$O(L^2)$に減らし,$m$をパラメータの総数,$L$を回路内の層数とする。 その結果,QFIMの推定に要する古典的計測や後処理の回数も最小化でき,計算効率が大幅に向上した。

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