量子物理
[提交于 2024年9月5日
]
标题: 在一般乘积分布上预测量子通道
标题: Predicting quantum channels over general product distributions
摘要: 我们研究预测未知量子通道输出行为的问题。 给定对一个$n$-比特通道$E$和一个可观测量$O$的查询访问,我们的目标是学习映射\begin{equation*} \rho \mapsto \mathrm{Tr}(O E[\rho]) \end{equation*},使其在从分布$D$中采样的大多数$\rho$上的误差很小。 先前,黄、陈和Preskill证明了一个令人惊讶的结果,即使$E$是任意的,这个任务也可以在大约$n^{O(\log(1/\epsilon))}$的时间内解决,其中$\epsilon$是目标预测误差。 然而,他们的保证仅适用于在所有单量子比特Clifford门下不变的输入分布$D$,并且他们的算法在重要的情况下会失败,例如在乘积状态上的通用乘积分布$\rho$。 在这项工作中,我们提出了一种新方法,在本质上任何乘积分布$D$上都能实现精确预测,前提是它不是“经典”的,在这种情况下存在一个平凡的指数下界。 我们的方法使用了“有偏的Pauli分析”,类似于经典的有偏傅里叶分析。 实施这种方法需要克服一些独特的量子设置中的挑战,包括缺乏具有适当正交性质的基。 我们为解决这些问题开发的技术可能在量子信息中有更广泛的应用。
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