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Accès ouvert déclaré 2026 article

Distributed quantum inner product estimation with structured random circuits

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1Pays d’affiliation déclarés

Rattachement africain : cn. Niveau de preuve : code pays fourni par la source.

Le résumé fourni par la source

Distributed inner product estimation (DIPE) is a fundamental task in quantum information, aiming to estimate the inner product between two unknown quantum states prepared on distributed quantum platforms. Existing rigorous sample complexity analyses are limited to unitary 4-designs, which pose significant practical challenges for near-term quantum devices. This work addresses this challenge by exploring DIPE with structured random circuits. We first establish that DIPE with an arbitrary unitary 2-design ensemble achieves an average sample complexity of \({\mathcal{O}}(\sqrt{{2}^{n}})\) , where n is the number of qubits. We then analyze ensembles below unitary 2-designs—specifically, the brickwork and local unitary 2-design ensembles—demonstrating average sample complexities of \({\mathcal{O}}(\sqrt{2.1{8}^{n}})\) and \({\mathcal{O}}(\sqrt{2.{5}^{n}})\) , respectively. Furthermore, we analyze the state-dependent sample complexity. For brickwork ensembles, we develop a tensor network approach to compute the asymptotic state-dependent sample complexity, showing that it converges to \({\mathcal{O}}(\sqrt{2.1{8}^{n}})\) as the circuit depth increases. Remarkably, we find that DIPE with the global Clifford ensemble requires \(\Theta (\sqrt{{2}^{n}})\) copies, matching the performance of unitary 4-designs. For both local and global Clifford ensembles, we find that the efficiency can be further enhanced by the nonstabilizerness of states. Additionally, for approximate unitary 4-designs, the performance exponentially approaches that of exact unitary 4-designs as the circuit depth increases. Our results provide theoretically guaranteed methods for implementing DIPE with experimentally feasible unitary ensembles.

Ce résumé expose les affirmations des auteurs. BNTIC ne l’interprète pas comme une validation indépendante des résultats.

Le contrôle bibliographique ouvert

DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.

Titre Crossref
Distributed quantum inner product estimation with structured random circuits
Date Crossref
21/04/2026
Éditeur
Springer Science and Business Media LLC
Type
journal-article

Ce recoupement confirme des métadonnées liées au DOI. Il ne confirme ni la méthode ni les conclusions de l’étude, et il ne compte pas comme une seconde source scientifique indépendante.

Où se fait cette recherche

  • Purple Mountain Laboratories pays non établi dans la notice
    Structure de recherche
  • Southeast University Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • National University of Defense Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure
  • College of Computer Science and Technology pays non établi dans la notice
    Université ou école supérieure

Purple Mountain Laboratories, Frontiers Science Center for Mobile Information Communication and Security — Southeast University et National University of Defense Technology, avec 1 autre affiliation.

Une affiliation ne permet pas de déduire la nationalité d’un auteur.

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