高效测量量子可观测量的 Cartan 子代数方法
量子物理
2021-12-07 v4 化学物理
计算物理
摘要
在当前可用的量子硬件上，一个对应于物理可观测量的任意算符无法在单次测量中测得。为获得该可观测量的期望值，需将其算符划分为可测量的片段。然而，可观测量及其片段通常不共享任何本征态，因此，即使制备的波函数接近该可观测量的本征态，获得其期望值所需的测量次数也可能迅速增长。我们提供了一个统一的李代数框架，用于开发量子可观测量的高效测量方案，该框架基于两个要素：1) 将可观测量算符嵌入一个李代数中；2) 使用酉算符将李代数元素变换为卡an子代数（CSA）的元素。CSA 扮演着核心角色，因为其所有元素相互对易，因此可以同时测量。我们在测量变分量子本征求解器方法中出现的哈密顿量期望值的背景下阐释了该框架。CSA 方法将许多最近提出的测量优化方法置于一个单一框架内，并且不仅允许减少可测量片段的数量，还能减少总测量次数。
引用
@article{arxiv.2007.01234,
title = {Cartan sub-algebra approach to efficient measurements of quantum observables},
author = {Tzu-Ching Yen and Artur F. Izmaylov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.01234},
year = {2021}
}