論文の概要: Minimizing entanglement entropy for enhanced quantum state preparation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.22562v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 10:37:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-31 16:14:18.157903
• Title: Minimizing entanglement entropy for enhanced quantum state preparation
• Title（参考訳）: 量子状態生成のためのエンタングルメントエントロピーの最小化
• Authors: Oskari Kerppo, William Steadman, Ossi Niemimäki, Valtteri Lahtinen,
• Abstract要約: 本稿では,新しい2段階状態準備法を提示し,解析する。 エントロピーの減少した状態は行列積状態として表される。 本手法は, NISQ装置に適しており, 準備状態の精度に厳密な下限を与える。
• 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: Quantum state preparation is an important subroutine in many quantum algorithms. The goal is to encode classical information directly to the quantum state so that it is possible to leverage quantum algorithms for data processing. However, quantum state preparation of arbitrary states scales exponentially in the number of two-qubit gates, and this makes quantum state preparation a very difficult task on quantum computers, especially on near-term noisy devices. This represents a major challenge in achieving quantum advantage. We present and analyze a novel two-step state preparation method where we first minimize the entanglement entropy of the target quantum state, thus transforming the state to one that is easier to prepare. The state with reduced entanglement entropy is then represented as a matrix product state, resulting in a high accuracy preparation of the target state. Our method is suitable for NISQ devices and we give rigorous lower bounds on the accuracy of the prepared state in terms of the entanglement entropy and demonstrate cutting-edge performance across a collection of benchmark states.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の準備は多くの量子アルゴリズムにおいて重要なサブルーチンである。 ゴールは、古典的な情報を量子状態に直接エンコードすることで、量子アルゴリズムをデータ処理に活用できるようにすることである。 しかし、任意の状態の量子状態の準備は、2ビットゲートの数で指数関数的にスケールし、量子状態の準備は量子コンピュータ、特に短期ノイズのあるデバイスにおいて非常に難しいタスクとなる。 これは量子上の優位性を達成する上で大きな課題である。 対象量子状態の絡み合いのエントロピーを最小化し,より簡単な状態へと変換する,新しい2段階状態準備法を提案し,解析する。 エントロピーの減少した状態はマトリックス生成物状態として表され、それによってターゲット状態の高精度な調製が行われる。 提案手法は, NISQ装置に適しており, 絡み合いエントロピーの観点から, 準備状態の精度に厳密な下限を与え, ベンチマーク状態の集合における最先端性能を示す。

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