論文の概要: Large-scale implementation of quantum subspace expansion with classical shadows

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.25640v1
• Date: Wed, 29 Oct 2025 15:58:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-30 15:50:45.796099
• Title: Large-scale implementation of quantum subspace expansion with classical shadows
• Title（参考訳）: 古典的影を用いた量子部分空間展開の大規模実装
• Authors: Laurin E. Fischer, Daniel Bultrini, Ivano Tavernelli, Francesco Tacchino,
• Abstract要約: 本稿では,情報完全(IC)測定による量子部分空間展開(QSE)の大規模実装について報告する。 最大80キュービットのシステムサイズにわたる局所的な秩序パラメータの正確な基底状態のエネルギー回収と緩和を観測する。 これは、これまでの古典的な影の最も重要な実験的実現の1つである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5833117322405447
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum subspace expansion (QSE) offers promising avenues to perform spectral calculations on quantum processors but comes with a large measurement overhead. Informationally complete (IC) measurements, such as classical shadows, were recently proposed to overcome this bottleneck. Here, we report the first large-scale implementation of QSE with IC measurements. In particular, we probe the quantum phase transition of a spin model with three-body interactions, for which we observe accurate ground state energy recovery and mitigation of local order parameters across system sizes of up to 80 qubits. We achieve this by reformulating QSE as a constrained optimization problem, obtaining rigorous statistical error estimates and avoiding numerical ill-conditioning. With over $3 \times 10^4$ measurement basis randomizations per circuit and the evaluation of $O(10^{14})$ Pauli traces, this represents one of the most significant experimental realizations of classical shadows to date.
• Abstract（参考訳）: 量子サブスペース展開(QSE)は、量子プロセッサ上でスペクトル計算を行うための有望な方法を提供するが、大きな測定オーバーヘッドが伴う。 古典的影のような情報完全(IC)測定は、このボトルネックを克服するために最近提案された。 本稿では,IC測定によるQSEの大規模実装について報告する。 特に,三体相互作用を持つスピンモデルの量子相転移を探索し,最大80量子ビットのシステムサイズにわたる局所的な秩序パラメータの正確な基底状態の回復と緩和を観測する。 制約付き最適化問題としてQSEを再構成し,厳密な統計的誤差推定値を得るとともに,数値的な悪条件を回避することで実現した。 3ドル以上の時間 10^4$ 回路単位の基底ランダム化と$O(10^{14})$ Pauli トレースの評価により、これはこれまでの古典的影の最も重要な実験的実現の1つである。

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