基于动态电路和中间测量捕获量子快照
量子物理
2025-05-01 v1
摘要
我们提出了量子快照动态电路（Quantum Snapshot with Dynamic Circuit, QSDC），这是一个面向硬件的、由学习驱动的框架，用于捕获量子快照：对量子电路中任意点上量子态的非破坏性估计，这些估计可以随后被经典存储并重建。这一功能对于量子系统中的内省、调试和记忆至关重要，然而由于 no-cloning 定理以及测量的破坏性本质，这一功能仍然受到根本性的限制。QSDC 引入了一种猜测-检查方法，其中一个由基于梯度的神经网络或梯度-free 进化策略驱动的经典模型，被训练使用来自 SWAP 测试保真度作为唯一的反馈信号来重建未知的量子态。我们的方法支持单拷贝、中间电路状态重建，前提是硬件支持动态电路且具有足够的相干时间。我们在仿真和 IBM 量子硬件上都验证了 QSDC 的核心组件。在无噪声情况下，我们的模型在 100 个随机量子态上实现的平均保真度可达 0.999；在实际设备上，我们在三个优化步骤内准确重建了已知的单量子态（例如 Hadamard）。
引用
@article{arxiv.2504.21250,
title = {Capturing Quantum Snapshots from a Single Copy via Mid-Circuit Measurement and Dynamic Circuit},
author = {Debarshi Kundu and Avimita Chatterjee and Archisman Ghosh and Swaroop Ghosh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21250},
year = {2025}
}
备注
7 pages, 4 figures, 1 table