Variational Gibbs State Preparation on Trapped-Ion Devices
University of Maryland, Baltimore County(马里兰大学巴尔的摩县分校);University of Malta(马耳他大学);University of Massachusetts, Boston(马萨诸塞大学波士顿分校)
本研究在囚离子设备上实现变分量子算法制备吉布斯态,发现温度参数对保真度的非单调影响及热波动导致的温度升高现象。
2026-03-04 quant-ph
Nonstabilizerness determining the hardness of direct fidelity estimation
本文利用非稳定子性资源理论证明直接保真度估计协议所需资源随稳定子Rényi熵指数增长,仅对无量子优势的态可行,并将结果推广到由Choi态非稳定子性支配的量子演化验证。
2023-03-04 quant-ph
Fidelity estimation between two finite ensembles of unknown pure equatorial qubit states
假设,我们给出两个纯量子比特态的有限集合,使得每个集合中的量子比特都准备在位于布洛赫球赤道上的相同(但我们未知)状态中。估计这两个有限量子比特态集合之间保真度的最佳策略是什么?我们讨论了三种可能的策略的保真度估计。我们表明,最佳策略包括两个阶段:一个特定的酉变换的两个合奏和状态估计的输出状态的这种变换。
2011-09-22 quant-ph
Fidelity estimation of quantum states on a silicon photonic chip
本研究将已有最优态验证协议改编用于两量子比特态保真度估计,在可编程硅光子两量子比特芯片上实验验证,其点估计误差区间显著小于常用协议,提升了实际器件量子态保真度的估计能力。
2023-06-16 quant-ph
Sampling Groups of Pauli Operators to Enhance Direct Fidelity Estimation
提出一种通过分组泡利算子增强直接保真度估计的协议,减少所需副本数并降低方差,数值模拟显示对8量子比特态副本减少三分之一、方差降低一个数量级。
2025-06-27 quant-ph
Variational noise mitigation in quantum circuits: the case of Quantum Fourier Transform
本文提出用变分量子算法在噪声条件下模拟量子傅里叶变换,并引入互无偏基优化,以提升中小规模量子系统在相干噪声主导环境中的保真度与可靠性。
2025-11-07 quant-ph
Direct Fidelity Estimation for Generic Quantum States
针对量子态保真度估计问题,提出结合量子振幅估计与经典影子层析的通用协议,将计算成本降至希尔伯特空间维度平方根量级,并大幅减少测量次数与通信成本。
2024-12-10 quant-ph
Direct estimation of minimum gate fidelity
随着当前对构建量子计算机的兴趣,强烈需要精确且有效地表征量子门实现中的噪声。量子门性能的关键量度是最小门保真度,即,门的保真度,在所有输入状态下最小化。传统上,最小保真度的估计,首先准确地重建全门过程矩阵使用量子过程层析成像(QPT)的实验过程。然后,进行数值最小化以找到最小保真度。然而,众所周知,QPT是昂贵的,如果目标只是估计一个数字,我们可能会做得更好。在这项工作中,我们提出了一个混合的数值实验计划,采用数值无梯度最小化(GFM)和实验目标保真度估计过程直接估计的最小保真度,而无需重建的过程矩阵。我们比较这一替代方案,称为QPT保真度估计,不使用QPT,但直接采用最小的门保真度作为终止标准。因此,这两种方法都可以被认为是直接估计方案。一般的理论界建议一个显着的资源节约GFM计划QPT保真度估计,然而,特定类别的噪声的数值模拟表明,这两种方案具有相似的性能,提醒我们需要谨慎使用一般的界限时,具体的例子。然而,GFM计划,提出了未来的资源成本的改善潜力,甚至更有效的GFM算法的发展。
2020-08-19 quant-ph
Process fidelity estimation of linear optical quantum CZ gate: A comparative study
我们提出了一个系统的比较不同的方法的保真度估计的线性光量子控制Z门实现的双光子干涉的部分偏振分束器。我们已经利用了一个线性保真度估计的基础上的蒙特卡罗抽样技术,以及一个非线性估计的基础上极大似然重建的一个完整的量子过程矩阵。此外,我们还计算了由两个相互无偏基的平均量子态量子数决定的量子门保真度的下限。为了探测各种制度的操作的门,我们引入了一个可调延迟线之间的两个光子。这使我们能够从高保真操作转移到光子变得可区分的状态,并且该方案的成功概率显着取决于输入状态。我们详细讨论了可能影响门保真度估计的系统效应。
2014-03-19 quant-ph
Advancement of estimation fidelity in continuous quantum measurement
我们估计一个未知的量子比特从长序列的n个随机偏振测量精度德尔塔。利用后验状态的标准伊藤随机方程在连续测量极限下计算了保真度的提高。我们证明了当n >> Delta^2 / 96 >> 1时,标准最优值2/3是渐近达到的。我们附加了一个简短的推导新的伊藤方程的估计状态。
2002-02-09 quant-ph
Separable Measurement Estimation of Density Matrices and its Fidelity Gap with Collective Protocols
我们发现,在大样本限制下,量子比特混合状态估计中的可分离测量和集体测量的性能之间存在差距。我们的特点是这样的差距方面的平均保真度相应的界限。我们提出了一个自适应协议,达到可分离的测量界。这种(最佳可分离)协议使用冯诺依曼测量,可以很容易地实现与当前的技术。
2006-09-25 quant-ph
Direct Fidelity Estimation of Quantum States using Machine Learning
在几乎所有的量子应用中,关键步骤之一是验证所制备的量子态的保真度是否符合预期。在这封信中,我们提出了一种使用机器学习技术解决这个问题的新方法。与其他保真度估计方法相比,我们的方法适用于任意量子态,所需的测量设置数量很小,并且这个数量不会随着系统的大小而增加。例如,对于一般的五量子比特量子态,仅需要四个测量设置来在非对抗场景中以$\pm1\%$精度预测其保真度。这种基于机器学习的量子态保真度估计方法在量子信息领域具有广泛的应用前景。
2021-09-27 quant-ph
Optimal estimation of quantum processes using incomplete information: variational quantum process tomography
我们开发了一个量子过程层析成像方法,变分重建过程的地图,使用噪声和不完整的动态信息。新方法包括最常见的量子过程层析成像方案。它基于Maciel等人在arXiv:1001.1793[quant-ph]中提出的变分量子层析成像方法(VQT)。
2011-03-25 quant-ph
Quantum Fidelity Estimation in the Resource Theory of Nonstabilizerness
本文在非稳定子资源理论中提出面向奇素数维 qudit 态与信道的常数测量保真度估计协议,并揭示 Wigner 秩、mana 等非稳定子度量对样本复杂度的指数级支配作用。
2025-06-15 quant-ph
Variational preparation of entangled states in a system of transmon qubits
本研究利用最小校准的iSwap类门结合变分量子算法,在transmon量子比特系统中高效制备高保真Bell态和GHZ态,并通过CHSH不等式验证了纠缠质量。
2025-04-21 quant-ph
Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation
保真度是两个量子态接近程度的基本度量,从理论和实践的角度来看都是重要的。然而,在一般情况下,很难给出保真度的良好估计,特别是当一个工作与混合状态在希尔伯特空间的非常高的维度。虽然在保真度估计方面已经取得了一些进展,但所有先前的工作要么需要大量相同的相关状态副本,要么依赖于未经证实的统计学。在这项工作中,我们通过开发新的和有效的量子算法的保真度估计与可证明的性能保证的情况下,至少有一个状态是近似低秩的这两个方面进行改进。我们的算法使用先进的量子线性代数技术,如量子奇异值变换,以及密度矩阵幂和量子频谱采样。作为一个补充的结果,我们证明了保真度估计任何非平凡的常数添加剂的准确性是很难在一般情况下,通过给出一个样本的复杂性下界,多项式依赖于尺寸。此外,如果电路描述的相关状态,我们表明,任务是很难的复杂性类称为(诚实的验证者)量子统计零知识通过减少密切相关的结果Watrous。
2022-03-30 quant-ph
Optimal binary strategy for angular displacement estimation based upon fidelity appraisal
我们报告的最佳二进制策略的角位移估计。测量系统是一个改进的马赫-曾德尔干涉仪,由携带轨道角动量的相干态馈电,两个道威棱镜嵌入两条光路。在保真度评价方面,讨论了奇偶检测和Z检测,并给出了最优估计策略。我们还研究了几个现实的情况下的保真度的影响,包括传输损耗,检测效率,暗计数,和那些是它们的组合。最后,我们展示了一个原理性的实验证明,并进行贝叶斯估计的数据处理。实验结果意味着解决了1.86倍的增强,这表明超分辨信号。同时,在大于500次的试验中,我们表明可以通过获得的结果信息精确地估计角位移。
2018-08-13 quant-ph
Theory of versatile fidelity estimation with confidence
该研究提出带置信度的通用量子保真度估计技术,允许实验者自选测量设置,构建近似极小极大最优置信区间的估计量,兼具鲁棒性与低样本复杂度,还可推广至任意可观测量的期望值估计。
2024-07-08 quant-ph
Variational preparation of thermofield double states for SYK models via multi-angle QAOA: sequential angle pruning for circuit reduction
Gwangju Institute of Science and Technology(光州科学技术院)
本研究将ma-QAOA用于SYK模型的TFD态制备,提出序列角度剪枝算法简化量子电路,在保持高保真度的同时降低电路深度,为TFD态的噪声量子处理器制备提供了优化方案。
2026-09-03 quant-ph
Adaptive State Fidelity Estimation for Higher Dimensional Bipartite Entanglement
建立了一种二分高维系统量子态保真度的自适应估计方法。该方法采用状态验证算子,该算子由局部POVM算子构造,并在计算基础上适应测量统计。利用该方法,我们构造了稳定Bell纠缠态的态验证算子。在计算基础上引入误差算子,可以在较少的测量配置下估计Bell型纠缠态的态保真度的上、下界。这些界限可以比在[Bavaresco等人,Nature Physics(2018),14,1032~1037],如果除了计算基础中的测量之外,还构建了一个以上的局部POVM测量。
2020-09-16 quant-ph
Variational Quantum Gate Optimization
我们提出了一种门优化方法,我们称之为变分量子门优化(VQGO)。VQGO是一种通过优化参数化的量子线路来构造目标多量子比特门的方法,该量子线路由具有高可控性的可调谐单量子比特门和具有有限可控性的固定多量子比特门组成。作为一个例子,我们应用所提出的计划的模型相关的超导量子比特系统。我们在数值模拟中表明,高保真CNOT门可以构建与VQGO使用交叉谐振门有限串扰。我们还表明,快速和高保真度的四量子位综合征提取可以实现同步交叉共振驱动器,即使在存在非交换串扰。VQGO为量子计算机设计有效的门操作提供了一条途径。
2018-10-30 quant-ph
Efficient algorithm for fidelity estimation of two quantum states
TCG CREST;Academy of Scientific and Innovative Research (AcSIR)(印度科学创新研究院);KIIT University(KIIT大学)
本文提出一种高效量子算法,用于估计两个混合态的保真度,基于密度矩阵指数运算和干涉仪方案,时间复杂度为O(κ²N²/ε⁷),适用于密度矩阵互易的量子态。
2026-09-07 quant-ph
Efficient verification and fidelity estimation of discrete bipartite squeezed states
为了获得优势,量子技术利用量子力学特有的现象。两个这样的现象是压缩和纠缠。在生成了表现出这些特征的状态之后,用局部测量来验证它们的生成可能是一个困难的过程。在这里,我们考虑使用两个量子点的单轴压缩哈密顿量,不仅产生纠缠的两个量子点的压缩态,但也导致各种形式的有趣的纠缠态。我们展示了如何使用本地测量来有效地验证和直接估计这些生成的状态的保真度。
2021-06-01 quant-ph
Compressed Sensing for Efficient Fidelity Estimation of GHZ States
Unitary Foundation;New Mexico Consortium(新墨西哥联盟);Quantonation
本文提出利用压缩感知技术高效估计GHZ态保真度,通过利用GHZ态的稀疏性减少测量开销,同时保持高精度,并在量子模拟器和量子阱离子硬件上验证了其鲁棒性和实用性。
2026-04-30 quant-ph
Fast gradient estimation for variational quantum algorithms
许多用于训练变分量子算法的优化方法是基于估计成本函数的梯度。由于量子测量的统计性质,这种估计需要许多电路评估,这是整个方法的关键瓶颈。我们提出了一种新的梯度估计方法,以减轻这种测量的挑战,并减少所需的测量回合。在贝叶斯框架和广义参数移位规则的基础上,我们使用先验信息的电路找到一个估计策略,同时最大限度地减少预期的统计和系统误差。我们证明,这种方法可以显着优于传统的梯度估计方法,减少所需的测量轮高达一个数量级的一个共同的QAOA设置。我们的分析还表明,通过有限差分的估计可以优于参数移位规则的梯度精度的小和中等的测量预算。
2022-10-12 quant-ph
Variational Quantum Dimension Reduction for Recurrent Quantum Models
Institute of Fundamental and Frontier Sciences, University of Electronic Science and Technology of China(电子科技大学前沿交叉科学学院);Nanyang Quantum Hub, School of Physical and Mathematical Sciences, Nanyang Technological University(南洋理工大学物理与数学学院南洋量子中心);Department of Physics & Astronomy, University of Manchester(曼彻斯特大学物理与天文系);Department of Mathematics, University of Manchester(曼彻斯特大学数学系);Centre for Quantum Science and Engineering, University of Manchester(曼彻斯特大学量子科学与工程中心);Centre for Quantum Technologies, National University of Singapore(新加坡国立大学量子技术中心)
本文提出变分量子降维方法,用于减少循环量子模型的内存需求,通过解耦和压缩单元元优化,实现更高效的动力学重建。
2026-03-10 quant-ph
Optimal partial estimation of quantum states from several copies
我们推导了在N个相同的量子比特上进行部分测量后,平均估计保真度和量子比特态的平均保真度之间的最佳折衷的解析公式。我们还推测解析表达式的最佳保真度权衡的情况下,部分测量N个相同的副本的d-水平系统。
2006-06-13 quant-ph
Experimental estimation of quantum discord for polarization qubit and the use of fidelity to assess quantum correlations
我们解决了由一对偏振量子比特组成的系统的熵量子不和谐的实验测定。我们比较了全部和部分断层扫描的结果,发现这两个决定是统计上兼容的,部分断层扫描导致去极化状态的不和谐值较小。尽管事实上,我们的国家很好地描述,在保真度方面,由家庭的去极化或相位阻尼状态,他们的熵不和谐可能是很大的不同,从这些类别的状态预测,这样,没有可靠的估计程序超出层析成像可以有效地实施。我们的结果,加上缺乏一个通用的两量子比特状态的熵不和谐的解析公式,表明量子不和谐的估计是一个固有的噪声过程。此外,我们质疑使用保真度作为品质因数来评估量子相关性。
2013-05-21 quant-ph
Variational quantum algorithm for experimental photonic multiparameter estimation
Sapienza Università di Roma(罗马第一大学);Consiglio Nazionale delle Ricerche (IFN-CNR)(国家研究委员会)
本研究提出了一种变分量子算法,通过光子器件实现多参数估计优化,提升测量精度与噪声鲁棒性。
2023-08-04 quant-ph
Spectral Minimax Direct Fidelity Estimation for Generic Target States
NextQuantum
本文提出了一种针对任意目标状态的精确光谱替换方法,在非适应性单次复制测量模型下优化保真度估计,通过单个算子恒等式表征无偏线性估计器,并将精确最小最大问题转化为半正定规划,实现更优的估计方差。
2026-05-02 quant-ph
Variational Hamiltonian simulation for translational invariant systems via classical pre-processing
大型量子系统的时间演化模拟是一个经典的挑战性和一般棘手的任务,使其成为量子计算的一个有前途的应用。Trotter-Suzuki近似产生其实现,其中可以用更高的近似精度换取增加的门计数。在这项工作中,我们引入了一个变分算法,它使用经典优化的解决方案来预测有效的量子线路的时间演化的几何不变的量子系统。我们的策略可以提高Trotter-Suzuki精度几个数量级。它转化为门数的减少,从而在相同的算法精度下获得整体保真度。这在NISQ应用中很重要,其中输出状态的保真度随门的数量呈指数衰减。我们的经典辅助策略的性能优势,可以扩展到开放的边界与平移对称的散装。我们可以将我们的方法外推到经典可模拟的系统大小之外,保持其总保真度优于Trotter-Suzuki近似,使其成为超越经典时间演化的有趣候选者。
2023-03-06 quant-ph
Adaptive measurement strategy for noisy quantum amplitude estimation with variational quantum circuits
本文针对强度未知的退极化噪声下的量子振幅估计,提出利用变分量子电路近似最优测量基并结合两步自适应策略,数值验证该方法能近乎达到量子克拉美-罗界。
2025-07-09 quant-ph
Fidelity Estimation of Entangled Measurements with Local States
提出仅需局部态制备与经典后处理的协议,通过按重要性选择泡利本征态测量,高效估计n比特纠缠测量保真度,样本复杂度由非零期望泡利算符数决定,并以稳定子Rényi熵度量估计难度。
2023-12-21 quant-ph
A scalable quantum-neural hybrid variational algorithm for ground state estimation
Seoul National University(首尔大学);NextQuantum, Seoul National University(NextQuantum,首尔大学);Automation and Systems Research Institute, Seoul National University(自动化与系统研究所,首尔大学);Dept. of Computer Science and Engineering, Seoul National University(计算机科学与工程系,首尔大学);Dept. of Electrical and Computer Engineering, Seoul National University(电气与计算机工程系,首尔大学);Institute of Computer Technology, Seoul National University(计算机技术研究所,首尔大学)
本文提出了一种可扩展的量子-神经混合变分算法,通过强制单位ary神经变换解决了原始VQNHE的归一化问题和损失函数发散问题,显著减少了测量次数并提高了算法的准确性和稳定性。
2026-03-05 quant-ph
Scalable Quantum Tomography with Fidelity Estimation
我们提出了一个纯量子系统的量子层析成像方案,该方案采用随机基测量和生成学习方法,以及内置的保真度估计方法来评估层析成像状态的可靠性。我们从理论上证明了该方案的有效性,并对三种典型的量子信息态和随机激发态进行了数值模拟实验,验证了该方案的有效性和鲁棒性。当系统规模增大时,满足一定收敛准则所需的副本数以低次多项式的方式增长,从而实现了对实际量子态层析至关重要的可扩展性.
2018-12-09 quant-ph
Efficient experimental estimation of fidelity of linear optical quantum Toffoli gate
提出了N比特控制Z门量子过程保真度的一个有效可测下界。这个界限是由N个部分共轭乘积基的平均输出态密度决定的。我们的方法的一个明显的优势是,只有与产品状态的结晶需要测量,同时保持测量的总数远远小于什么是必要的全量子过程层析成像。作为应用,我们用这种方法对三量子比特线性光量子Toffoli门的量子过程保真度F进行了实验估计,发现F>=0.83。我们还通过从输入的乘积态制备GHZ型三量子比特纠缠态证明了门的纠缠能力。
2013-10-16 quant-ph
Direct Fidelity Estimation from Few Pauli Measurements
我们描述了一个简单的方法来证明一个实验设备准备一个所需的量子态ρ。我们的方法适用于任何纯状态ρ,它提供了一个估计的保真度ρ和实际(任意)状态在实验室中,一个恒定的附加误差。该方法只需要测量根据重要性加权规则随机选择的固定数量的泡利期望值。我们的方法比全层析成像的速度快了一个因子d,状态空间的维度,并且很容易和自然地扩展到量子信道。
2011-04-30 quant-ph
Fidelity-optimized quantum state estimation
我们描述了一个优化的,自校正的程序的纯量子态的贝叶斯推断。通过分析每个步骤的测量结果的历史,该过程返回最可能的纯状态,以及接下来的测量的最佳基础。选择后者以平均最大化测量后最可能状态的保真度。我们还考虑了这个协议的一个实际的变体,其中可用的测量基地被限制在某些有限的基地集。我们通过详细考虑单量子比特和双量子比特的情况,并将我们的方法与其他现有方法的性能进行比较,证明了我们的方法的成功。
2015-09-11 quant-ph
Randomized Benchmarking Using Unitary t-Design for Average Fidelity Estimation of Practical Quantum Circuit
随机基准测试是一种有效的评估有噪声量子线路平均保真度的方法。然而,它对单一误差不敏感。在这里,我们提出了一种随机基准测试的方法,其中一个单一的t-设计,并通过它的单一误差估计可以转换为一组酉算子的伪随机性分析。当对n量子位d维系统进行酉t设计时,我们给出了随机基准测试序列数量的界。通过引入局部随机幺正算子,幺正t-设计的分解,该界比以前的多量子比特电路界更实用。我们还给出了一个严格的钻石范数之间的任意和均匀分布的酉算子集,形成一个ε-近似酉t-设计。它可以用来定量分析大规模量子线路中相应的平均保真度和误差。
2017-12-12 quant-ph
Photonic processor benchmarking for variational quantum process tomography
本研究利用光学处理器演示变分量子过程层析,并创建首个基准,将其与多个量子计算平台对比,发现光子处理器在保真度和收敛性上优于超导处理器,是近期量子算法部署的有力竞争者。
2025-07-11 quant-ph
Minimization of the estimation error for entanglement distribution networks with arbitrary noise
保真度估计对于纠缠分发网络的质量控制至关重要。由于测量会使量子态坍缩,我们考虑一种设置,其中节点随机采样纠缠量子比特对的子集进行测量,然后根据测量结果估计未采样量子比特对的平均保真度。所提出的估计协议在具有任意噪声且没有先验信息的困难场景中实现了最低的均方估计误差。此外,该协议是实现友好的,因为它只执行本地泡利算子根据预定义的序列。数值研究表明,现有的保真度估计协议相比,所提出的协议减少了估计误差,在这两种情况下与i.i.d.噪声和相关噪声。
2022-10-07 quant-ph
Variational Phase Estimation with Variational Fast Forwarding
该研究实现了面向任意分子系统的线路化变分量子相位估计(VQPE),提出用变分快速前向(VFF)降低其时间演化线路的量子深度,验证了近似态的有效性及高保真下线性成本的保留。
2024-03-04 quant-ph
Learning Quantum Phase Estimation by Variational Quantum Circuits
针对QPE因精度提升导致电路深度增加的问题,提出用VQC近似逆QFT以降低深度与噪声,并在真实硬件上验证其优于标准及含噪声QPE。
2023-11-08 quant-ph
Variational quantum metrology for multiparameter estimation under dephasing noise
提出混合量子-经典变分方案,通过优化初始态和测量基,在退相干噪声下实现三维磁场多参数同时估计并超越标准量子极限。
2023-10-12 quant-ph
Statistical Methods for Quantum State Verification and Fidelity Estimation
量子态的有效和可靠的证明对于各种量子信息处理任务以及量子技术的实现的总体进展是必不可少的。在过去的几年中,已经引入了几种方法,这些方法使用先进的统计方法来以资源有效的方式证明量子态。本文就这一领域的最新进展作一综述。我们首先解释如何验证和保真度估计的量子态可以讨论的假设检验的语言。然后,我们详细解释了各种策略的验证纠缠态的本地测量或测量辅助本地操作和经典通信。最后,我们讨论了该问题的几个扩展,如量子信道的证明和纠缠的验证。
2022-05-08 quant-ph
Polynomial-time certification of fidelity for many-body mixed states and mixed-state universality classes
Max Planck Institute of Quantum Optics(马克斯·普朗克量子光学研究所);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所)
本文提出一种多项式时间算法,用于高效计算许多体混合态的保真度下界和上界,通过变分优化量子电路并提取临界指数,提升量子系统验证的精度。
2026-01-19 cond-mat.str-el quant-ph
Training iterated protocols for distillation of GHZ states with variational quantum algorithms
本文提出用变分量子算法训练迭代协议以蒸馏GHZ态,发现针对两次迭代后的输出进行优化可更有效地从白噪声输入中蒸馏GHZ态,并能纠正多种相干纯态误差。
2024-01-04 quant-ph
Practical Fidelity Estimation for Noisy Quantum Devices Using Direct and Survival-Probability-Based Protocols
Indian Institute of Science Education and Research Mohali(印度科学教育研究学院莫哈利分校);Technical University of Denmark(丹麦技术大学);Leibniz Universität Hannover(汉诺威莱布尼茨大学);VTT Technical Research Centre of Finland(芬兰国家技术研究中心)
本研究提出两种无需完整层析重建的软件导向保真度估计协议,可提升噪声量子设备的表征鲁棒性,且在多量子比特态数值实验中验证了其性能优势。
2026-10-16 quant-ph
A variational toolbox for quantum multi-parameter estimation
随着噪声和中等规模量子设备的生态系统不断扩大,探索其可能的应用是量子信息科学的一个快速发展的领域。在这项工作中,我们证明了变分量子算法在这样的设备上的可行性解决了量子精密测量领域的核心挑战:识别噪声多参数估计问题的近最佳探针和测量算子。我们首先介绍了一个一般的框架,它允许顺序更新的变参数,以改善探测状态和测量,并广泛适用于离散和连续变量设置。然后,我们通过数值模拟展示了该方法的实际功能,展示了定制的探针和测量如何在嘈杂的制度下改善标准方法。一路上,我们证明了一个一般的参数移位规则的有效性,噪声的演变,预计将普遍感兴趣的变分量子算法。在我们的方法中,我们提倡量子辅助设计的思想,利用量子技术来学习接近最佳的,实验上可行的量子精密测量协议。
2020-06-11 quant-ph
Fidelity overhead for non-local measurements in variational quantum algorithms
通过分组项来测量量子可观测量,这些项可以旋转为Pauli $\hat z$算子(Ising形式)的乘积的和,被证明在近期量子计算算法中是有效的。这种方法需要额外的酉变换来旋转感兴趣的状态,使得片段的伊辛形式的测量将等同于未旋转状态的片段的测量。这些额外的旋转允许通过将更多项分组到具有较低总体估计方差的可测量片段中来执行较少数量的测量。然而,先前对测量次数的估计没有考虑实现附加变换的量子门的非单位保真度。通过降低电路保真度,额外的变换会引入额外的不确定性,并增加所需的测量次数。在这里,我们考虑一个简单的模型所需的计划,涉及分组交换泡利产品的额外的门引入的错误。对于一组分子电子哈密顿量,我们确认,使用非本地量子比特旋转的方案中的测量数仍然低于本地量子比特旋转对应物中的测量数,即使在考虑了由额外的门引入的不确定性之后。
2022-05-14 physics.chem-ph quant-ph
Optimizing resource bounds in direct fidelity estimation
Quantum Art(量子艺术)
本文研究直接保真度估计中,利用噪声结构信息优化资源界限,通过减少采样设置和重新分配误差预算,降低测量成本。
2026-06-16 quant-ph
Post-Variational Ground State Estimation via QPE-Based Quantum Imaginary Time Evolution
针对容错量子计算机的后变分基态估计问题,提出无需参数优化的QPE-QITE算法,通过辅助量子比特投影低能本征态,在LABS问题验证能力并提供魔法态缩放估计,为量子优势建立基准。
2025-04-15 quant-ph
Variational Quantum Algorithms for Trace Distance and Fidelity Estimation
在量子计算中,估计量子数据之间的差异至关重要。然而,作为量子数据相似性的典型表征,迹距离和量子保真度通常被认为是指数难以评估的。在这项工作中,我们介绍了混合量子经典算法,这两个距离措施的近期量子设备,不需要假设的输入状态。首先,我们介绍了变分轨迹距离估计(VTDE)算法。我们特别提供了通过局部测量来提取任意厄米矩阵的所需光谱信息的技术。一种新的变分算法的轨迹距离估计,然后从这种技术,与一个单一的辅助量子比特的援助。值得注意的是,由于局部成本函数,VTDE可以避免对数深度电路的贫瘠高原问题。其次,我们介绍了变分保真度估计(VFE)算法。我们结合乌尔曼的定理和净化的自由,翻译成一个单一的辅助系统上的优化问题的估计任务与固定的净化输入。然后,我们提供一个净化子程序来完成翻译。这两种算法都通过数值模拟和实验实现进行了验证,表现出高精度的随机生成的混合状态。
2021-11-11 cs.IT math-ph math.IT
Learning hard distributions with quantum-enhanced Variational Autoencoders
本文提出量子增强变分自编码器QeVAE,利用量子关联以线性参数量提升建模多体量子系统纠缠态的保真度,实验证明其在多种量子态及真实量子计算机上均优于经典模型。
2023-05-18 quant-ph