論文の概要: Efficient state estimation on quantum processors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16117v1
• Date: Fri, 17 Oct 2025 18:03:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.85479
• Title: Efficient state estimation on quantum processors
• Title（参考訳）: 量子プロセッサの効率的な状態推定
• Authors: Victor Gonzalez Avella, Abraham Vega Vargas, Tomas Merlo Vergara, Kevin de la Ossa Doria, Jakub Czartowski, Dougal Main, Gabriel Araneda, Aldo Delgado, Dardo Goyeneche,
• Abstract要約: 我々は、nビット量子コンピュータの集合状態を推定するためのスケーラブルで絡み合いのない2つの方法を提案する。 第1の方法は5つの量子回路からなる固定セットで構成され、測定資源としての絡み合いを回避している。 第2の方法は2n+1回路しか必要とせず、それぞれが測定段階でn量子ビットの1つに1つの局所ゲートを適用する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We present two scalable and entanglement-free methods for estimating the collective state of an n-qubit quantum computer. The first method consists of a fixed set of five quantum circuits-regardless of the number of qubits-that avoid the use of entanglement as a measurement resource, relying instead on classical communication between selected pairs of qubits. The second method requires only 2n+1 circuits, each of which applies a single local gate to one of the n qubits during the measurement stage. Unlike traditional estimation methods, our approaches do not require any costly post-processing procedure to estimate a quantum state, enabling scalability to relatively large system sizes. We experimentally compare both methods on freely available IBM quantum processors, and observe how the state estimation varies with increasing number of qubits and shots. We further validated our results by estimating the 4-qubit entangled state of two remote ion-trap quantum processors, demonstrating that the optimized 2n+1 tomographic scheme achieves estimates consistent with standard methods while using exponentially fewer measurements.
• Abstract（参考訳）: 我々は、nビット量子コンピュータの集合状態を推定するためのスケーラブルで絡み合いのない2つの方法を提案する。 第1の方法は5つの量子回路からなる固定セットで構成され、これは量子ビットの数によらず、代わりに選択された量子ビットの対間の古典的な通信に依存する。 第2の方法は2n+1回路しか必要とせず、それぞれが測定段階でn量子ビットの1つに1つの局所ゲートを適用する。 従来の推定手法とは異なり、我々の手法は量子状態の推定にコストのかかる後処理を一切必要とせず、比較的大きなシステムサイズにスケーラビリティを実現する。 使用可能なIBM量子プロセッサの両手法を実験的に比較し、量子ビット数やショット数の増加とともに状態推定がどのように変化するかを観察する。 さらに,2つのリモートイオントラップ量子プロセッサの4ビット絡み合い状態を推定し,最適化された2n+1トモグラフィー方式により,指数関数的に少ない測定値を用いて,標準手法と整合性のある推定値が得られることを示した。

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