Qurrium: un pacchetto Python per la stima delle proprietà degli stati quantistici basata su misurazioni randomizzate

Abstract degli autori

La stima delle proprietà degli stati quantistici è essenziale in un’ampia gamma di applicazioni, dallo studio della fisica quantistica a molti corpi al benchmark dell’hardware quantistico. Presentiamo Qurrium, un pacchetto Python basato su Qiskit che implementa protocolli di misurazione randomizzata per stimare la purezza, l’entropia di Rényi del secondo ordine, i valori di aspettazione degli osservabili di Pauli e la sovrapposizione tra stati. In questo articolo ci concentriamo sul protocollo delle ombre classiche e presentiamo due flussi di lavoro in Qurrium. Il primo è un flusso di lavoro completo, dall’inizio alla fine, che integra la preparazione dei circuiti quantistici, la simulazione, la misurazione e l’analisi. Il secondo è un flusso di lavoro autonomo per la stima, che accetta dati di misurazione raccolti in precedenza su qualsiasi piattaforma hardware nel formato dati di Qurrium. Presentiamo entrambi i flussi di lavoro con esempi di uno stato cluster e di uno stato di Ising evoluto nel tempo. Inoltre, riportiamo i risultati ottenuti da un processore quantistico superconduttore sviluppato da Academia Sinica e analizzati usando il flusso di lavoro autonomo per la stima. Qurrium è basato su Qiskit, il framework dominante nel software per la computazione quantistica, ed è quindi direttamente accessibile all’ampia comunità di ricercatori che già lavorano con Qiskit. Il codice sorgente è disponibile pubblicamente all’indirizzo https://github.com/qurrium/qurrium e il codice di esempio è disponibile all’indirizzo https://github.com/qurrium/classical-shadow-examples.