arXivDaily arXiv每日学术速递 周一至周五更新
arXiv周末暂无论文更新,休息一下吧,周末愉快~~
arXiv 2402.05239quant-phcs.CC
收藏

基于随机Pauli旋转的高效近似酉设计

Efficient approximate unitary designs from random Pauli rotations

Jeongwan Haah, Yunchao Liu, Xinyu Tan

AI总结:

我们构造了简单李群上快速收敛至Haar测度的随机游走,通过随机Pauli旋转实现高效的近似酉t-设计,并利用李代数的二次Casimir算子给出了简单证明。

摘要:

我们构造了简单李群上的随机游走,对于直到 $t$ 阶的所有矩,它能快速收敛到 Haar 测度。具体而言,维度为 $2^{\mathsf n}$ 的酉群或正交群上的一步游走是随机 Pauli 旋转 $e^{\mathrm i θP /2}$。该随机游走的谱隙被证明为 $Ω(1/t)$,这与 $\{0,1\}^{\mathsf n}$ 上置换群随机游走先前已知的最佳界一致。这意味着该游走在深度 $O(\mathsf n t^2 + t \log 1/\varepsilon)d$ 内给出 $\varepsilon$-近似酉 $t$-设计,其中 $d=O(\log \mathsf n)$ 是实现 $e^{\mathrm i θP /2}$ 的电路深度。我们的简单证明使用了李代数的二次 Casimir 算子。

英文摘要:

We construct random walks on simple Lie groups that quickly converge to the Haar measure for all moments up to order $t$. Specifically, a step of the walk on the unitary or orthognoal group of dimension $2^{\mathsf n}$ is a random Pauli rotation $e^{\mathrm i θP /2}$. The spectral gap of this random walk is shown to be $Ω(1/t)$, which coincides with the best previously known bound for a random walk on the permutation group on $\{0,1\}^{\mathsf n}$. This implies that the walk gives an $\varepsilon$-approximate unitary $t$-design in depth $O(\mathsf n t^2 + t \log 1/\varepsilon)d$ where $d=O(\log \mathsf n)$ is the circuit depth to implement $e^{\mathrm i θP /2}$. Our simple proof uses quadratic Casimir operators of Lie algebras.

机构、总结、中文摘要均由AI分析而来,可能存在错误,请以论文正文为准。

↑