論文の概要: Predicting properties of quantum thermal states from a single trajectory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.12539v1
• Date: Fri, 13 Feb 2026 02:40:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-16 23:37:53.818003
• Title: Predicting properties of quantum thermal states from a single trajectory
• Title（参考訳）: 単一軌道からの量子熱状態の予測特性
• Authors: Jiaqing Jiang, Jiaqi Leng, Lin Lin,
• Abstract要約: 観測可能な物質の熱期待値の推定は、量子物理学の基本的な課題である。 単一ギブスサンプリング軌道を用いることで,サンプリングコストを大幅に削減できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.300950917481495
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Estimating thermal expectation values of observables is a fundamental task in quantum physics, quantum chemistry, and materials science. While recent quantum algorithms have enabled efficient quantum preparation of thermal states, observable estimation via sampling remains costly: a straightforward implementation separates successive measurements by a full mixing time in order to ensure samples are approximately independent. In this work, we show that the sampling cost can be substantially reduced by using a single Gibbs-sampling trajectory. After a single burn-in period, we interleave coherent measurements that satisfy detailed balance with respect to the target Gibbs state. The efficiency of this approach rests on the fact that, in many settings, the autocorrelation time can be significantly shorter than the mixing time. For energy estimation (and more generally for observables commuting with the Hamiltonian), we implement the required measurements using Gaussian-filtered quantum phase estimation with only logarithmic overhead. We also introduce a weighted operator Fourier transform technique to mitigate measurement-induced disturbance for general observables.
• Abstract（参考訳）: 観測可能な物質の熱期待値の推定は、量子物理学、量子化学、材料科学の基本的な課題である。 最近の量子アルゴリズムは、熱状態の効率的な量子化を可能にしているが、サンプリングによる観測可能な推定にはコストがかかる: 単純な実装は、サンプルがほぼ独立であることを保証するために、連続した測定を完全な混合時間で分離する。 本研究では,単一ギブスサンプリング軌道を用いることで,サンプリングコストを大幅に削減できることを示す。 1回のバーンイン期間の後、ターゲットギブズ状態に対する詳細なバランスを満たすコヒーレント測定をインターリーブする。 このアプローチの効率は、多くの設定において、自己相関時間が混合時間よりも著しく短いという事実に依存している。 エネルギー推定(そしてより一般的にハミルトニアンと交換する観測可能量)については、対数的オーバーヘッドのみを持つガウスフィルタ量子位相推定を用いて必要な測定を行う。 また,一般観測機器に対する測定誘起障害を軽減するために,重み付き演算子フーリエ変換手法を導入する。

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