論文の概要: Approximate Message Passing for Quantum State Tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12857v1
• Date: Mon, 17 Nov 2025 01:05:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:24.586995
• Title: Approximate Message Passing for Quantum State Tomography
• Title（参考訳）: 量子状態トモグラフィーのための近似メッセージパッシング
• Authors: Noah Siekierski, Kausthubh Chandramouli, Christian Kümmerle, Bojko N. Bakalov, Dror Baron,
• Abstract要約: 低ランク量子トモグラフィ(QST)におけるメッセージパッシング(AMP)の有効性を示す。 AMPは大規模システムに対して最適な性能保証を提供する。 我々の研究は低ランクQSTの状態を前進させ、他の量子トモグラフィープロトコルにも適用できるかもしれない。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.166996204619156
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum state tomography (QST) is an indispensable tool for characterizing many-body quantum systems. However, due to the exponential scaling cost of the protocol with system size, many approaches have been developed for quantum states with specific structure, such as low-rank states. In this paper, we show how approximate message passing (AMP), a compressed sensing technique, can be used to perform low-rank QST. AMP provides asymptotically optimal performance guarantees for large systems, which suggests its utility for QST. We discuss the design challenges that come with applying AMP to QST, and show that by properly designing the AMP algorithm, we can reduce the reconstruction infidelity by over an order of magnitude compared to existing approaches to low-rank QST. We also performed tomographic experiments on IBM Kingston and considered the effect of device noise on the reliability of the predicted fidelity of state preparation. Our work advances the state of low-rank QST and may be applicable to other quantum tomography protocols.
• Abstract（参考訳）: 量子状態トモグラフィ(quantum state tomography, QST)は、多体量子システムを特徴づけるための必要不可欠なツールである。 しかし、システムサイズを持つプロトコルの指数的スケーリングコストのため、低ランク状態のような特定の構造を持つ量子状態に対して多くのアプローチが開発されている。 本稿では、圧縮センシング技術であるAMPを用いて、低ランクQSTを実現する方法を示す。 AMPは大規模システムに対して漸近的に最適な性能保証を提供する。 本稿では,QSTにAMPを適用する際の設計課題について論じ,AMPアルゴリズムを適切に設計することで,従来の低ランクQSTに対するアプローチと比較して,再構成の不忠実度を桁違いに低減できることを示す。 我々はまた,IBM Kingstonでトモグラフィ実験を行い,デバイスノイズが予測された状態条件の信頼性に及ぼす影響を検討した。 我々の研究は低ランクQSTの状態を前進させ、他の量子トモグラフィープロトコルにも適用できるかもしれない。

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