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유한 샘플링 오류가있는 경우 Pauli 연산자의 효율적인 양자 측정

시간


오펠리아 크로포드1, 바나비 반 스트라텐1, 왕 다오 첸1,2, 토마스 파크스1, 얼 캠벨1,3및 Stephen Brierley1

1영국 리버 브리지
2양자 정보 및 컴퓨터 과학을위한 공동 센터, 메릴랜드 대학교, 미국 칼리지 파크
3영국 셰필드 셰필드 대학교 물리 천문학과

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추상

관측 값에 해당하는 연산자의 기대 값을 추정하는 것은 양자 계산의 기본 작업입니다. 컴퓨터가 고정 된 계산 기준으로 측정하도록 제한되어 있기 때문에 그러한 추정치를 직접 얻는 것은 종종 불가능합니다. 하나의 일반적인 솔루션은 많은 측정 비용으로 연산자를 Pauli 연산자의 가중 합계로 분할하고 각각 별도로 측정합니다. 개선 된 버전은 컬렉션 내의 모든 연산자를 동시에 측정하기 전에 서로 통근하는 Pauli 연산자를 함께 수집합니다. 이 작업의 효과는 두 가지 요인에 따라 달라집니다. 첫째, 우리는 컬렉션에서 Paulis의 주어진 배열이 제공하는 개선점을 이해해야합니다. 우리의 연구에서는 전체 유한 샘플링 오류를 최소화하기 위해 측정 값이 컬렉션간에 최적으로 분산된다는 가정하에이를 정량화하기위한 두 가지 자연적 메트릭을 제안합니다. 이러한 메트릭의 수학적 형식에 동기를 부여하여 전체 합계에서 각 Pauli 연산자의 가중치를 활용하는 수집 전략 인 $ large {S} $ ORTED $ large {I} $ NSERTION을 소개합니다. 둘째, 컬렉션 내의 모든 Pauli 연산자를 동시에 측정하려면 계산 기반으로 회전하는 회로가 필요합니다. 우리의 작업에서는 $ boldsymbol {k} $ 독립 통근 $ boldsymbol {n} $-qubit Pauli 연산자 모음을 최대 $ boldsymbol {kn-k (k + 1) / 2 사용하여 적절하게 회전하는 두 가지 효율적인 회로 구성을 제시합니다. } $ 및 $ boldsymbol {O (kn / log k)} $ XNUMX 큐 비트 게이트. 우리의 방법은 Variational Quantum Eigensolver의 맥락에서 수치 적으로 설명되며, 여기서 문제의 연산자는 분자 Hamiltonians입니다. 측정 항목으로 측정 한 $ large {S} $ ORTED $ large {I} $ NSERTION은 최소 컬렉션 수를 추구하는 기존의 탐욕스러운 채색 알고리즘 XNUMX 개를 능가합니다.

► BibTeX 데이터

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위의 인용은 SAO / NASA ADS (마지막으로 성공적으로 업데이트 됨 2021-01-31 07:21:47). 모든 출판사가 적절하고 완전한 인용 데이터를 제공하지는 않기 때문에 목록이 불완전 할 수 있습니다.

On Crossref의 인용 서비스 인용 작품에 대한 데이터가 없습니다 (최종 시도 2021-01-31 07:21:46).

출처 : https://quantum-journal.org/papers/q-2021-01-20-385/

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