We propose a distributed Quantum State Tomography (QST) protocol, named Local Stochastic Factored Gradient Descent (Local SFGD), to learn the low-rank factor of a density matrix over a set of local machines. QST is the canonical procedure to characterize the state of a quantum system, which we formulate as a stochastic nonconvex smooth optimization problem. Physically, the estimation of a low-rank density matrix helps characterizing the amount of noise introduced by quantum computation. Theoretically, we prove the local convergence of Local SFGD for a general class of restricted strongly convex/smooth loss functions, i.e., Local SFGD converges locally to a small neighborhood of the global optimum at a linear rate with a constant step size, while it locally converges exactly at a sub-linear rate with diminishing step sizes. With a proper initialization, local convergence results imply global convergence. We validate our theoretical findings with numerical simulations of QST on the Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) state.


翻译:我们提出一个分布式量子国家地形学(QST)协议,名为本地软质因子渐变基因组(SFGD),以了解一组本地机器中密度矩阵的低位因子。QST是量子系统状态特征的典型化程序,我们把它发展成一个随机非孔状平稳优化问题。从物理上看,对低位密度矩阵的估计有助于量化计算带来的噪音量的特征化。理论上,我们证明本地软质质分数组(SFGD)对于一个限制型强 convex/smooth损失功能的一般类别(即当地软质分数组)具有本地趋同性,即:本地软质分解组合会以不变的步数速度聚集到一个全球最优化的小区域,同时以不变的步数速尺大小,而本地则完全在亚线速率上趋同。随着适当的初始化,本地趋同结果就意味着全球趋同。我们用格林伯格-霍恩-泽林格(GHGHGZ)州QST的数字模拟来验证我们的理论结论结论。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
70+阅读 · 2022年6月28日
专知会员服务
50+阅读 · 2020年12月14日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月18日
VIP会员
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
IEEE ICKG 2022: Call for Papers
机器学习与推荐算法
3+阅读 · 2022年3月30日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium8
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月16日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
25+阅读 · 2019年5月18日
无监督元学习表示学习
CreateAMind
25+阅读 · 2019年1月4日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员