量子态中的盲对称匹配及其在减少测量次数中的应用

使用与量子计算所携带的对称性相适应的基矢进行测量,可以减少读取统计答案所需的重复测量次数(通常称为“shots”)。检测量子态所携带的对称性有多种用途:验证所声称的对称性、识别守恒电荷扇区、将对称性破缺标记为错误信号,以及选择压缩或读出基矢;本文以降低测量次数作为其中一个示例性案例进行阐述。现有方法假设对称性事先已知;本研究去除了这一假设。当对称性未知时,通过一种对候选群进行评分的对称性测试从数据中发现所携带的对称性,并利用得分最高的通过群作为测量基矢。该研究精确阐述了这一流程,证明了选择规则是无偏的,并完整描述了电荷发现过程。该研究处理了两种条件,均通过相同评分但不同投影方式检测:弱条件(与表示对易)和强条件(限制在单一电荷扇区内),这一区分源自量子参考系文献。单个电路(受控twirl操作后接SWAP测试)即可同时发现两者:丢弃群寄存器测试弱条件,后选择群寄存器则测试强条件。该框架适用于一般有限群,并给出了循环群(傅里叶变换)、二面体群和对称群(Schur-Weyl变换)的示例;对对称子空间(即Dicke子空间)的强限制可实现指数级缩减。种子演示表明,该循环在发现过程后净收益显著:动量读出上的弱匹配使测量次数减少因子从十倍扩展到数千倍,而对两系统目标的强匹配则进一步获得子系统规模因子的缩减。盲对称匹配是一种实用原语,适用于匹配基矢无法预先写下的常见情况。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-06-17 15:36

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