Neural-shadow quantum state tomography
Notice bibliographique
Résumé
Quantum state tomography (QST) is the art of reconstructing an unknown quantum state through measurements. It is a key primitive for developing quantum technologies. Neural network quantum state tomography (NNQST), which aims to reconstruct the quantum state via a neural network ansatz, is often implemented via a basis-dependent cross-entropy loss function. State-of-the-art implementations of NNQST are often restricted to characterizing a particular subclass of states, to avoid an exponential growth in the number of required measurement settings. To provide a more broadly applicable method for efficient state reconstruction, we present “neural-shadow quantum state tomography” (NSQST)—an alternative neural network-based QST protocol that uses infidelity as the loss function. The infidelity is estimated using the classical shadows of the target state. Infidelity is a natural choice for training loss, benefiting from the proven measurement sample efficiency of the classical shadow formalism. Furthermore, NSQST is robust against various types of noise without any error mitigation. We numerically demonstrate the advantage of NSQST over NNQST at learning the relative phases of three target quantum states of practical interest, as well as the advantage over direct shadow estimation. NSQST greatly extends the practical reach of NNQST and provides a novel route to effective quantum state tomography. Published by the American Physical Society 2024
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,004 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».