論文の概要: Identification of malfunctioning quantum devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/1808.02729v2
• Date: Thu, 23 May 2024 08:46:13 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-26 22:08:17.546449
• Title: Identification of malfunctioning quantum devices
• Title（参考訳）: 故障量子デバイスの同定
• Authors: M. Skotiniotis, Santiago Llorens, R. Hotz, J. Calsamiglia, R. Muñoz-Tapia,
• Abstract要約: 我々は、そのような機器のネットワークの一部を構成する誤動作量子デバイスを正しく識別する問題を考察する。 同定に最適な確率は、大域的な量子測定を必要とすることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We consider the problem of correctly identifying a malfunctioning quantum device that forms part of a network of $N$ such devices, which can be considered as the quantum analogue of classical anomaly detection. In the case where the devices in question are sources assumed to prepare identical quantum pure states, with the faulty source producing a different anomalous pure state, we show that the optimal probability of successful identification requires a global quantum measurement. We also put forth several local measurement strategies -- both adaptive and non-adaptive, that achieve the same optimal probability of success in the limit where the number of devices to be checked are large. In the case where the faulty device performs a known unitary operation we show that the use of entangled probes provides an improvement that even allows perfect identification for values of the unitary parameter that surpass a certain threshold. Finally, if the faulty device implements a known qubit channel we find that the optimal probability for detecting the position of rank-one and rank-two Pauli channels can be achieved by product state inputs and separable measurements for any size of network, whereas for rank-three and general amplitude damping channels optimal identification requires entanglement with N qubit ancillas.
• Abstract（参考訳）: 古典的異常検出の量子アナログと見なすことができる$N$等のネットワークの一部を構成する誤動作量子デバイスを正しく同定する問題を考察する。 問題となる装置が同一の量子純状態を作成すると仮定された場合, 異常発生源が異なる異常な純状態を生成する場合, 同定に最適な確率が大域的な量子測定を必要とすることを示す。 我々はまた、いくつかの局所的な測定戦略(適応性および非適応性の両方)を提案し、チェック対象のデバイス数が大きい限界において、同じ最適な成功確率を達成する。 故障装置が既知のユニタリ演算を行う場合、絡み合ったプローブを用いることで、一定の閾値を超えるユニタリパラメータの値の完全な識別が可能であることを示す。 最後に、故障デバイスが既知の量子ビットチャネルを実装した場合、ランク1とランク2のパウリチャネルの位置を検出する最適確率は、任意の大きさのネットワークに対して積状態入力と分離可能な測定によって達成できるが、ランク3と一般振幅減衰チャネルの最適同定には、Nの量子ビットアンシラとの絡み合いが必要である。

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