論文の概要: State-Based Classical Shadows
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.10362v1
- Date: Mon, 14 Jul 2025 15:03:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-15 18:48:25.257618
- Title: State-Based Classical Shadows
- Title（参考訳）: 国家を基盤とした古典的影
- Authors: Zvika Brakerski, Nir Magrafta, Tomer Solomon,
- Abstract要約: 古典的シャドウ・トモグラフィーは未知の量子状態の古典的なスナップショットを作成する方法である。
本研究は, ビルディングブロックとして, エフステート上の適切な分布を使用できることを示す。
暗号的にインスパイアされた分析は、非効率に計算可能な可観測物では、州のエンプシュードロームファミリーを使用するのに十分であることを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.710921988115686
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Classical Shadow Tomography (Huang, Kueng and Preskill, Nature Physics 2020) is a method for creating a classical snapshot of an unknown quantum state, which can later be used to predict the value of an a-priori unknown observable on that state. In the short time since their introduction, classical shadows received a lot of attention from the physics, quantum information, and quantum computing (including cryptography) communities. In particular there has been a major effort focused on improving the efficiency, and in particular depth, of generating the classical snapshot. Existing constructions rely on a distribution of unitaries as a central building block, and research is devoted to simplifying this family as much as possible. We diverge from this paradigm and show that suitable distributions over \emph{states} can be used as the building block instead. Concretely, we create the snapshot by entangling the unknown input state with an independently prepared auxiliary state, and measuring the resulting entangled state. This state-based approach allows us to consider a building block with arguably weaker properties that has not been studied so far in the context of classical shadows. Notably, our cryptographically-inspired analysis shows that for \emph{efficiently computable} observables, it suffices to use \emph{pseudorandom} families of states. To the best of our knowledge, \emph{computational} classical shadow tomography was not considered in the literature prior to our work. Finally, in terms of efficiency, the online part of our method (i.e.\ the part that depends on the input) is simply performing a measurement in the Bell basis, which can be done in constant depth using elementary gates.
- Abstract（参考訳）: 古典的シャドウ・トモグラフィー(英: Classical Shadow Tomography、Huang, Kueng and Preskill, Nature Physics 2020)は、未知の量子状態の古典的なスナップショットを作成する方法である。
導入から短期間で、古典的な影は物理学、量子情報、量子コンピューティング(暗号を含む)のコミュニティから多くの注目を集めた。
特に、古典的なスナップショットを生成する効率、特に深さの改善に重点が置かれている。
現存する建設物は、中央の建物ブロックとしてのユニタリの分布に依存しており、この家族を可能な限り単純化するために研究が費やされている。
このパラダイムから分岐し、代わりにビルディングブロックとして \emph{states} 上の適切な分布を使用できることを示す。
具体的には、未知の入力状態を独立に準備された補助状態に絡み合わせることでスナップショットを作成し、その結果の絡み合う状態を測定する。
この状態に基づくアプローチにより、古典的な影の文脈でこれまで研究されていない、明らかに弱い性質を持つビルディングブロックを考えることができる。
特に、暗号にインスパイアされた分析は、‘emph{efficientlycomputable} observables’の場合、‘emph{pseudorandom} family of state’を使用するのに十分であることを示している。
私たちの知識を最大限に活用するために、古典的なシャドウトモグラフィーは、我々の研究以前の文献では考慮されなかった。
最後に、効率の面では、我々の手法のオンライン部分(すなわち入力に依存する部分)は単にベルベースで測定を行い、基本ゲートを用いて一定の深さで行うことができる。
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