通过引入“幽灵”泡利乘积改进量子测量
量子物理
2023-01-09 v2 化学物理
摘要
减少估计可观测量期望值所需的测量次数，对于变分量子本征求解器在与最先进经典算法竞争中至关重要。为测量诸如分子电子哈密顿量等复杂可观测量，常见策略之一是将可观测量划分为相互对易的泡利乘积的线性组合（片段）。获得期望值所需的总测量次数正比于各片段方差之和。我们提出一种方法，通过修改片段而不改变总可观测量期望值来降低各片段方差。我们的方法基于添加与多个片段中成员兼容的泡利乘积（“幽灵”）。总期望值不变，因为引入到若干片段中的每个“幽灵”泡利乘积的系数和为零。然而，这些添加改变了各片段方差，因为在每个片段内“幽灵”泡利乘积有非零贡献。所提算法利用经典高效的量子波函数近似进行方差估计，使各片段方差最小化。在若干分子电子哈密顿量期望值上的数值测试显示，“幽灵”泡利算法相比其他近期开发的技术，测量次数减少数倍。
引用
@article{arxiv.2208.06563,
title = {Improving quantum measurements by introducing "ghost" Pauli products},
author = {Seonghoon Choi and Tzu-Ching Yen and Artur F. Izmaylov},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.06563},
year = {2023}
}