| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2023-05-30 11:00
量子部分空間展開における効率的な測定
○中村悠馬（日本IBM）・矢野祥睦・吉岡信行（東大） |
| 抄録 |
（和） |
未知の量子状態における物理量の推定は、量子情報科学・物理学・化学を含む広い分野に跨る重要な問題である。
量子計算の文脈では、ハミルトニアンのような、単一の物理量の古典的描像が明らかであるような場合の研究が行われてきたものの、測定結果に応じて推定処理が変化する場合の手法はほとんど知られていない。本研究では、古典事後処理を通じて変分計算を行う量子部分空間展開法(QSE)を念頭に、適応的な測定戦略構築手法を提案する。提案手法は、古典計算可能な近似状態によるQSEの近似解を元に測定戦略をしたのち、量子測定による結果に応じて適応的に測定戦略を更新する。数値実証として、H$_2$分子とLiH分子の励起状態計算における測定最適化を行った結果、素朴な測定手法に比べて測定回数を最大で10倍程度の削減に成功した。本研究は、QSEの実行に関するオーバーヘッドを大幅に押し下げるものであると同時に、量子測定戦略の改良を通じて量子情報技術全体への貢献を果たすものである。 |
| （英） |
Estimation of physical observables for unknown quantum states is an important problem that underlies a wide range of fields, including quantum information science, physics, and chemistry. In the context of quantum computation, in particular, existing studies have focused on either holistic tomography or a fixed observable whose classical description is known, while there are very few regarding the case where the estimation target itself relies on the measurement outcome. In this work, we propose a adaptive measurement optimization method that in particular is useful for quantum subspace expansion (QSE) method, which is a variational simulation method within classical postprocessing. The proposed method first determines the measurement protocol based on QSE result from classically simulatable state, and then adaptively updates the protocol according to the quantum measurement result. As a numerical demonstration, we have shown for molecules such as $H_2$ and LiH that, we are able to reduce the number of measurements by an order of magnitude, even with the measurement protocol constructed solely from classical preprocessing. Our work reveals that the potential of the QSE method can be empowered by elaborated measurement protocols, and opens a path to pursue optimal quantum measurement techniques. |
| キーワード |
（和） |
量子計算 / 物理量推定 / 量子部分空間展開法 / 古典影像法 / 部分トモグラフィ / / / |
| （英） |
Quantum Computing / Observable estimation / Quantum Subspace Expansion / Classical shadows / Partial tomography / / / |
| 文献情報 |
信学技報 |
| 資料番号 |
|
| 発行日 |
|
| ISSN |
|
| PDFダウンロード |
|
| 研究会情報 |
| 研究会 |
QIT |
| 開催期間 |
2023-05-29 - 2023-05-30 |
| 開催地（和） |
京都大学 桂キャンパス |
| 開催地（英） |
Katsura Campus, Kyoto University |
| テーマ（和） |
量子情報, 一般 |
| テーマ（英） |
Quantum Information |
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
QIT |
| 会議コード |
2023-05-QIT |
| 本文の言語 |
英語（日本語タイトルあり） |
| タイトル（和） |
量子部分空間展開における効率的な測定 |
| サブタイトル（和） |
|
| タイトル（英） |
Efficient measurement in quantum subspace expansion. |
| サブタイトル（英） |
|
| キーワード(1)（和/英） |
量子計算 / Quantum Computing |
| キーワード(2)（和/英） |
物理量推定 / Observable estimation |
| キーワード(3)（和/英） |
量子部分空間展開法 / Quantum Subspace Expansion |
| キーワード(4)（和/英） |
古典影像法 / Classical shadows |
| キーワード(5)（和/英） |
部分トモグラフィ / Partial tomography |
| キーワード(6)（和/英） |
/ |
| キーワード(7)（和/英） |
/ |
| キーワード(8)（和/英） |
/ |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
中村 悠馬 / Yuma Nakamura / ナカムラ ユウマ |
| 第1著者 所属（和/英） |
日本アイ・ビー・エム (略称： 日本IBM)
IBM Japan, Ltd (略称： IBM Japan) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
矢野 祥睦 / Yoshichika Yano / ヤノ ヨシチカ |
| 第2著者 所属（和/英） |
東京大学 (略称： 東大)
University of Tokyo (略称： UTokyo) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
吉岡 信行 / Nobuyuki Yoshioka / ヨシオカ ノブユキ |
| 第3著者 所属（和/英） |
東京大学 (略称： 東大)
University of Tokyo (略称： UTokyo) |
| 第4著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第4著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第5著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第5著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第6著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第6著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第7著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第7著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第8著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第8著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第9著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第9著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第10著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第10著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第11著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第11著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第12著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第12著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第13著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第13著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第14著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第14著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第15著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第15著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第16著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第16著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第17著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第17著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第18著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第18著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第19著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第19著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第20著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第20著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第21著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第21著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第22著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第22著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第23著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第23著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第24著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第24著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第25著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第25著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第26著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第26著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第27著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第27著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第28著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第28著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第29著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第29著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第30著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第30著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第31著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第31著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第32著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第32著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第33著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第33著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第34著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第34著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第35著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第35著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 第36著者 氏名（和/英/ヨミ） |
/ / |
| 第36著者 所属（和/英） |
(略称： )
(略称： ) |
| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2023-05-30 11:00:00 |
| 発表時間 |
15分 |
| 申込先研究会 |
QIT |
| 資料番号 |
|
| 巻番号（vol） |
vol. |
| 号番号（no） |
|
| ページ範囲 |
|
| ページ数 |
|
| 発行日 |
|
|