Devising schemes for testing the amount of entanglement in quantum systems has played a crucial role in quantum computing and information theory. Here, we study the problem of testing whether an unknown state $|\psi\rangle$ is a matrix product state (MPS) in the property testing model. MPS are a class of physically-relevant quantum states which arise in the study of quantum many-body systems. A quantum state $|\psi_{1,...,n}\rangle$ comprised of $n$ qudits is said to be an MPS of bond dimension $r$ if the reduced density matrix $\psi_{1,...,k}$ has rank $r$ for each $k \in \{1,...,n\}$. When $r=1$, this corresponds to the set of product states. For larger values of $r$, this yields a more expressive class of quantum states, which are allowed to possess limited amounts of entanglement. In the property testing model, one is given $m$ identical copies of $|\psi\rangle$, and the goal is to determine whether $|\psi\rangle$ is an MPS of bond dimension $r$ or whether $|\psi\rangle$ is far from all such states. For the case of product states, we study the product test, a simple two-copy test previously analyzed by Harrow and Montanaro (FOCS 2010), and a key ingredient in their proof that $\mathsf{QMA(2)}=\mathsf{QMA}(k)$ for $k \geq 2$. We give a new and simpler analysis of the product test which achieves an optimal bound for a wide range of parameters, answering open problems of Harrow and Montanaro (FOCS 2010) and Montanaro and de Wolf (2016). For the case of $r\geq 2$, we give an efficient algorithm for testing whether $|\psi\rangle$ is an MPS of bond dimension $r$ using $m = O(n r^2)$ copies, independent of the dimensions of the qudits, and we show that $\Omega(n^{1/2})$ copies are necessary for this task. This lower bound shows that a dependence on the number of qudits $n$ is necessary, in sharp contrast to the case of product states where a constant number of copies suffices.


翻译:用于测试量子系统中的纠缠量的计划在量子计算和信息理论中扮演了关键角色。 在这里, 我们研究测试一个未知状态$%psi\rangle$是否在属性测试模型中的矩阵产品状态( MPS) 的问题。 MPS是一个在量子多体系统研究中产生的与物理相关的量状态类别。 量子状态 $%psi1,..., 由 $nqrangle 构成的量子量值在量子计算和信息理论中扮演了关键值的 $( $%%2x美元 美元) 。 当一个未知状态$%psi\rangle$1, 美元是2美元 美元 美元 。 当量子体质测试模型中, 量子体质状态的量级比较明确, 量质子状态的量级数量有限。 在财产测试模型中, 以美元 美元 和 量基质子 美元 的值, 一个是相同的 美元 美元 美元,, 而这个目标是要确定 美元或 美元 美元 数据 。

0
下载
关闭预览

相关内容

【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
83+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
84+阅读 · 2020年12月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
心之所向的无尽蓝,vivo S12 Pro「屿蓝」
ZEALER订阅号
0+阅读 · 2022年1月27日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
0+阅读 · 2022年4月18日
Arxiv
54+阅读 · 2022年1月1日
VIP会员
相关VIP内容
【硬核书】矩阵代数基础,248页pdf
专知会员服务
83+阅读 · 2021年12月9日
专知会员服务
84+阅读 · 2020年12月5日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
77+阅读 · 2020年7月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
174+阅读 · 2019年10月11日
相关资讯
ACM MM 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
5+阅读 · 2022年3月29日
心之所向的无尽蓝,vivo S12 Pro「屿蓝」
ZEALER订阅号
0+阅读 · 2022年1月27日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium9
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年12月17日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium6
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年11月12日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月29日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月22日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
42+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】RNN/LSTM时序预测
机器学习研究会
25+阅读 · 2017年9月8日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+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
Top
微信扫码咨询专知VIP会员