We study the problem of learning arbitrary $n$-qubit Lindbladians, the generators of Markovian open-system dynamics, from their time evolution. We give the first known efficient algorithm that learns arbitrary Lindbladians without any structural assumptions. For an $n$-qubit Lindbladian of dynamical strength at most $Λ$, the algorithm estimates every coefficient to error $\varepsilon$ using $\widetilde O(Λ^2/\varepsilon^2)$ experiments and $\widetilde O(Λ/\varepsilon^2)$ total evolution time, with classical running time polynomial in $n$ and $Λ/\varepsilon$. Both experimental costs match known lower bounds up to polylogarithmic factors. The algorithm identifies candidate labels through product Pauli experiments and estimates their coefficients using random stabilizer preparations and Clifford measurements. It requires no ancillas or control during the unknown evolution. For constant $k$, our algorithm learns generic $k$-local Lindbladians of local dynamical strength at most $Λ_{\mathrm{loc}}$ using $\widetilde O(n^2Λ_{\mathrm{loc}}^2/\varepsilon^2)$ experiments and $\widetilde O(nΛ_{\mathrm{loc}}/\varepsilon^2)$ total evolution time, improving the upper bounds of prior works in terms of the dependence on $n$. We further improve the lower bounds of Arad, Chen, Guo, Rebentrost, and Yu (SODA 2027) using a family of $3$-local Lindbladians. They already hold when the support is known, and only one Hamiltonian coefficient is requested, even for adaptive protocols with arbitrary ancillas and quantum memory. These lower bounds establish that our algorithm is optimal up to polylogarithmic factors in both experiment count and total evolution time for every fixed $k \geq 3$.


翻译:暂无翻译

0
下载
关闭预览

相关内容

专知会员服务
10+阅读 · 2021年10月1日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
61+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
开源书:PyTorch深度学习起步
专知会员服务
51+阅读 · 2019年10月11日
GAN新书《生成式深度学习》,Generative Deep Learning,379页pdf
专知会员服务
210+阅读 · 2019年9月30日
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
VIP会员
最新内容
《美空军2026条令文件:对海压制作战》
专知会员服务
12+阅读 · 11月9日
人工智能与战争的未来
专知会员服务
5+阅读 · 11月8日
《Agent Mosaic:识别智能体LLM系统中的机密泄露》
人工智能在军事教育中的应用:若干视角与经验
“星链”减速与不断适应的乌克兰
专知会员服务
7+阅读 · 11月6日
美国中期选举之后:帕兰提尔面临不确定性?
专知会员服务
4+阅读 · 11月6日
相关资讯
强化学习三篇论文 避免遗忘等
CreateAMind
20+阅读 · 2019年5月24日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
强化学习的Unsupervised Meta-Learning
CreateAMind
18+阅读 · 2019年1月7日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
李宏毅-201806-中文-Deep Reinforcement Learning精品课程分享
深度学习与NLP
15+阅读 · 2018年6月20日
手把手教 | 深度学习库PyTorch(附代码)
数据派THU
27+阅读 · 2018年3月15日
相关基金
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
5+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+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
2+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
11+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
12+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员