論文の概要: Autonomous Hamiltonian certification and changepoint detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.26655v1
- Date: Fri, 27 Mar 2026 17:54:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-30 21:49:48.629124
- Title: Autonomous Hamiltonian certification and changepoint detection
- Title（参考訳）: 自律ハミルトン認証と変更点検出
- Authors: Steven T. Flammia, Dmitrii Khitrin, Muzhou Ma, Jamie Sikora, Yu Tong, Alice Zheng,
- Abstract要約: 環境騒音は調整されたハミルトンパラメーターを時間とともに漂流させ、高価な再校正を必要とする。
我々は,自律環境下でのハミルトン認証と変更点検出プロトコルを効率的に開発する。
我々のアプローチは、量子デバイスがシステムや検証操作、信頼できる参照装置を必要とせずに、自身のキャリブレーション状態を自律的に監視することを可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.2021700665093262
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Modern quantum devices require high-precision Hamiltonian dynamics, but environmental noise can cause calibrated Hamiltonian parameters to drift over time, necessitating expensive recalibration. Detecting when recalibration is needed is challenging, especially since the very gates required for sophisticated verification protocols may themselves be miscalibrated. While cloud quantum computing services implement heuristic routines for triggering recalibration, the fundamental limits of optimal recalibration are not yet known. We develop efficient Hamiltonian certification and changepoint detection protocols in the autonomous setting, where we cannot rely on an external noiseless device and use only single-qubit gates and measurements, making the protocols robust to the calibration issues for multi-qubit operations they aim to detect. For unknown $n$-qubit Hamiltonians $H$ and $H_0$ with operator norm bounded by $M$, our certification protocol distinguishes whether $\|H-H_0\|_F\geqε$ or $\|H-H_0\|_F\leq O(ε/\sqrt{n})$ with sample complexity $O(nM^2\ln(1/δ)/ε^2)$ and total evolution time $O(nM\ln(1/δ)/ε^2)$. We achieve this by evolving random stabilizer product states and performing adaptive single-qubit measurements based on a classically simulable hypothesis state. Extending this to continuous monitoring, we develop an online changepoint detection algorithm using the CUSUM procedure that achieves a detection delay time bound of $O(nM\ln(M\mathbb{E}_\infty[T])/ε^2)$, matching the known asymptotically optimal scaling with respect to false alarm run time $\mathbb{E}_\infty[T]$. Our approach enables quantum devices to autonomously monitor their own calibration status without requiring ancillary systems, entangling operations, or a trusted reference device, offering a practical solution for robust quantum computing with contemporary noisy devices.
- Abstract（参考訳）: 現代の量子デバイスは高精度なハミルトン動力学を必要とするが、環境騒音はハミルトンパラメータを時間とともに調整し、高価な再校正を必要とする。
特に、高度な検証プロトコルに必要なゲートは、それ自体が誤校正される可能性があるため、再校正が必要なときの検出は困難である。
クラウド量子コンピューティングサービスは再校正をトリガーするヒューリスティックルーチンを実装しているが、最適校正の基本的な限界はまだ分かっていない。
我々は,外部ノイズレス装置を頼りにせず,単一量子ゲートと測定しか使用せず,検出対象とするマルチキュービット演算の校正問題に頑健なハミルトン認証と変更点検出プロトコルを自律的に開発する。
未知の$n$-qubit Hamiltonians $H$ and $H_0$ with operator norm bounded by $M$に対して、我々の認証プロトコルは$\|H-H_0\|_F\geqε$ or $\|H-H_0\|_F\leq O(ε/\sqrt{n})$ with sample complexity $O(nM^2\ln(1/δ)/ε^2)$ and total evolution time $O(nM\ln(1/δ)/ε^2)$を区別する。
我々は、ランダムな安定化積状態の進化と、古典的にシミュレート可能な仮説状態に基づく適応的な単一キュービット測定を行うことにより、これを達成した。
これを連続監視に拡張し、CUSUM法を用いて検出遅延時間を$O(nM\ln(M\mathbb{E}_\infty[T])/ε^2)$とし、既知の漸近的最適スケーリングを誤警報実行時間$\mathbb{E}_\infty[T]$とマッチングするオンライン変更点検出アルゴリズムを開発した。
我々のアプローチは、アシラリーシステムやエンタングリング操作、信頼された参照装置を必要とせずに、量子デバイスが自身のキャリブレーション状態を自律的に監視することを可能にし、現代のノイズのあるデバイスで堅牢な量子コンピューティングの実用的なソリューションを提供する。
関連論文リスト
- Quantum Phaselift [0.0]
階数 1 の行列 $Z = f fdagger$ を直接推定するのではなく、階数 1 の行列 $Z = f fdagger$ を推定するリフトベースフレームワークを導入する。
我々は、一般的な信号に対して$O(1)$の帯域幅が十分であることを示す。
本稿では,2次元Fermi-Hubbardと2次元横フィールドIsingモデル信号に対して,100時間以上で高品質なリカバリが可能であることを数値的に示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-02-09T19:09:57Z) - Variational preparation of entangled states in a system of transmon qubits [29.259008600842517]
極小校正された2ビットのi-Swap様ゲートを用いてベル状態とGHZ状態を2ビットと3ビットのトランペット量子ビット系で実験的に生成する。
提案手法は変分量子アルゴリズム(VQA)を用いて、不完全なマルチキュービット演算によりターゲット量子状態を生成する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-04-02T14:09:26Z) - Realizing a Continuous Set of Two-Qubit Gates Parameterized by an Idle Time [34.99747682571461]
連続ゲートセットは、短期量子アルゴリズムの鍵となる要素である。
トランスモン量子ビットに作用する制御された任意の位相ゲートのハードウェア効率,連続的な集合を実証する。
このネイティブゲートセットは、深さを減らし、短期量子アルゴリズムの性能を向上させる可能性がある。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-03-14T08:49:47Z) - Semiparametric Double Reinforcement Learning with Applications to Long-Term Causal Inference [33.14076284663493]
短期的なデータから長期的な因果効果を推定しなければならない。
MDPはこのような長期的ダイナミクスを捉えるための自然なフレームワークを提供する。
非パラメトリックな実装は時間間重なりの強い仮定を必要とする。
アイソトニックベルマンキャリブレーションに基づく新しいプラグイン推定器を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-01-12T20:35:28Z) - Efficient Qubit Calibration by Binary-Search Hamiltonian Tracking [18.54622697112264]
我々は、共振駆動キュービットの周波数を調整するためのリアルタイムプロトコルを提案、実験的に実装する。
フラックス可変トランスモン量子ビットを安定化することにより,コヒーレンスとゲートの忠実度を向上させるアルゴリズムの有効性を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-01-09T17:18:38Z) - Real-time error mitigation for variational optimization on quantum
hardware [45.935798913942904]
VQCを用いた量子チップ上の関数の適合を支援するために,RTQEM(Real Time Quantum Error Mitigation)アルゴリズムを定義する。
我々のRTQEMルーチンは、損失関数の破損を減らすことにより、VQCのトレーニング性を向上させることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-11-09T19:00:01Z) - Algorithmic Shadow Spectroscopy [0.0]
ごく少数の回路繰り返し(ショット)と余剰資源(アンシラ量子ビット)を使わずにエネルギーギャップを推定するためのシミュレータ非依存の量子アルゴリズムを提案する。
我々は,本手法が実用的には直感的に使いやすく,ゲートノイズに対して頑健であり,新しいタイプのアルゴリズム的エラー軽減手法であり,時間ステップ当たり10ショットという通常の近距離量子アルゴリズムよりも桁違いに少ないショット数を用いることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-21T14:23:48Z) - Quantum Goemans-Williamson Algorithm with the Hadamard Test and
Approximate Amplitude Constraints [62.72309460291971]
本稿では,n+1$ qubitsしか使用しないGoemans-Williamsonアルゴリズムの変分量子アルゴリズムを提案する。
補助量子ビット上で適切にパラメータ化されたユニタリ条件として目的行列を符号化することにより、効率的な最適化を実現する。
各種NPハード問題に対して,Goemans-Williamsonアルゴリズムの量子的効率的な実装を考案し,提案プロトコルの有効性を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-30T03:15:23Z) - Fast Quantum Calibration using Bayesian Optimization with State
Parameter Estimator for Non-Markovian Environment [11.710177724383954]
弱測定とベイズ最適化を利用してゲート設計のための最適制御パルスを求める,量子状態のリアルタイム最適推定器を提案する。
以上の結果から,キャリブレーション過程が著しく低下し,高いゲート忠実度が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-25T17:31:15Z) - New bounds on adaptive quantum metrology under Markovian noise [0.0]
マルコフ雑音を受ける量子系のハミルトニアンを制御するスカラーパラメータ$g$を推定する問題を解析する。
我々は、リンドブラッド作用素とハミルトニアンの$H$の導関数に関して、$g$に関する量子フィッシャー情報の成長速度に境界を置く。
我々は、この感度が$partial H/partial g$の量子揺らぎと関係していることを示し、システムが感度を持つ信号の範囲を「古典的でない」状態がいかに高めるかを説明する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-25T18:00:01Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。