Cara cepat untuk memeriksa apakah dua vektor negara setara dengan operasi Pauli

8

Saya mencari kode cepat, atau algoritma cepat, untuk memeriksa apakah diberikan negara vektor A dapat diubah menjadi negara bagian lain vektor B hanya menggunakan Pauli operasi X , Y , Z .

Strategi naif adalah dengan hanya beralih melalui semua 4n cara untuk menerapkan operasi Pauli (atau tidak ada operasi) untuk masing-masing n qubit, sebenarnya mensimulasikan penerapan operasi ( biaya 2n untuk setiap qubit untuk setiap kasus) ke salah satu negara. , dan periksa apakah vektor state yang dihasilkan setara dengan state lainnya. Tentunya itu mungkin untuk melakukan hal ini lebih baik dari kasus terburuk n8n waktu?

[Pembaruan] Saya secara khusus tertarik pada kinerja terburuk . Heuristik adalah jawaban yang menarik dan bermanfaat, tetapi tidak akan menjadi jawaban yang diterima.

Craig Gidney
sumber

Jawaban:

2

Cara yang saya pikir untuk memulai adalah dengan melihat pengurangan kepadatan matriks masing-masing qubit. Jika mereka tidak dapat dipertukarkan menggunakan matriks Pauli, maka semuanya tidak bisa.

Satu-satunya masalah adalah bahwa ide ini rusak segera setelah salah satu dari matriks densitas tereduksi dicampur secara maksimal. Pada titik itu, Anda bisa bertanya "apakah kedua negara bagian itu setara di bawah kesatuan kesatuan lokal?". Jika Anda menurunkan kesatuan sebagai hasil dari pertanyaan itu, maka mudah untuk menguji apakah mereka Pauli atau tidak. Ini dipelajari di sini . Saya pikir masih ada kasus-kasus di mana penskalaan bermasalah, tapi saya tidak ingat sedikit pun dengan matriks campuran tereduksi secara maksimal cukup baik.

DaftWullie
sumber
2
|CCZ
1
Saya setuju. Tentu saja, untuk status grafik sudah ada banyak penelitian tentang kesetaraan Clifford lokal , tetapi kemudian Anda harus mulai berbicara tentang bagaimana status ditentukan. Trickiness membedakan antara Clifford lokal dan Kesetaraan Kesatuan lokal menunjukkan betapa buruknya masalah itu secara umum.
DaftWullie
2

aiXY

(a0,b0)iY(a1,b1)(a0,b0)YZ(a2k1,b2k1)(a0,b0)YZk

ai

O(n)

Eelvex
sumber
1
ai
Anda mengambil kasing. Dalam kasus apa pun ketika degenerasi unsur-unsur meningkat masalah menjadi lebih sepele. Elemen (besarnya) elemen A dan B harus seimbang.
Eelvex
3
Tetapi bagaimana dengan keadaan seperti keadaan grafik di mana semua elemen memiliki besaran yang sama? Poin yang saya coba sampaikan adalah bahwa mengambil kasus akan menyebabkan ledakan eksponensial yang sama. Memang, saran Anda sangat baik untuk menghilangkan atau memecahkan banyak kasus sederhana.
DaftWullie
X
Ini adalah heuristik yang baik untuk kondisi tertentu. Tapi saya secara khusus mencari algoritma dengan kinerja kasus terburuk yang baik.
Craig Gidney