論文の概要: High-Precision Fidelity Estimation with Common Randomized Measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22509v1
- Date: Thu, 27 Nov 2025 14:39:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.612133
- Title: High-Precision Fidelity Estimation with Common Randomized Measurements
- Title（参考訳）: 共通ランダム化測定による高精度忠実度推定
- Authors: Zhongyi Yang, Datong Chen, Zihao Li, Huangjun Zhu,
- Abstract要約: クリフォード群に基づく影推定と統合された共通ランダム化測定による効率的な推定プロトコルを提案する。
我々のプロトコルは、不忠実な$$とqubit番号に関わらず、一定数の回路しか必要としない。
大規模で中間的な量子系では、1つの回路が既に十分であることが多い。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.793424120906323
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Efficient fidelity estimation of multiqubit quantum states is crucial to many applications in quantum information processing. However, to estimate the infidelity $ε$ with multiplicative precision, conventional estimation protocols require (order) $1/ε^2$ different circuits in addition to $1/ε^2$ samples, which is quite resource-intensive for high-precision fidelity estimation. Here we introduce an efficient estimation protocol by virtue of common randomized measurements (CRM) integrated with shadow estimation based on the Clifford group, which only requires $1/ε$ circuits. Moreover, in many scenarios of practical interest, in the presence of depolarizing or Pauli noise for example, our protocol only requires a constant number of circuits, irrespective of the infidelity $ε$ and the qubit number. For large and intermediate quantum systems, quite often one circuit is already sufficient. In the course of study, we clarify the performance of CRM shadow estimation based on the Clifford group and 4-designs and highlight its advantages over standard and thrifty shadow estimation.
- Abstract（参考訳）: 多ビット量子状態の効率的な忠実度推定は、量子情報処理における多くの応用において重要である。
しかし、乗法精度で不忠実な$ε$を推定するには、従来の推定プロトコルでは、1/ε^2$のサンプルに加えて、1/ε^2$の異なる回路を必要とする。
ここでは,1/ε$の回路しか必要としないクリフォード群に基づいて,共通ランダム化測定(CRM)とシャドウ推定を統合した効率的な推定プロトコルを提案する。
さらに、例えば偏極ノイズやパウリノイズの存在下では、このプロトコルは不忠実な$ε$とクォービット数によらず、一定数の回路しか必要としない。
大規模で中間的な量子系では、1つの回路が既に十分であることが多い。
本研究では,クリフォード群と4-設計に基づくCRMシャドウ推定の性能を明らかにするとともに,標準的なシャドウ推定とスリフティシャドウ推定に対するアドバンテージを明らかにする。
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