論文の概要: Optimal control for quantum detectors

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.05995v1
• Date: Tue, 12 May 2020 18:15:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-20 11:38:54.595666
• Title: Optimal control for quantum detectors
• Title（参考訳）: 量子検出器の最適制御
• Authors: Paraj Titum, Kevin M. Schultz, Alireza Seif, Gregory D. Quiroz, B. D. Clader
• Abstract要約: 量子センサを用いて、背景雑音の存在下で外部信号を検出するための最適量子制御を求める。 白い背景雑音に対して、最適解は単純でよく知られたスピンロック制御スキームである。 その結果, パルス整形を複雑にすることなく, 短期量子センサに最適検出方式を実装できることが示唆された。
• 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: Quantum systems are promising candidates for sensing of weak signals as they can provide unrivaled performance when estimating parameters of external fields. However, when trying to detect weak signals that are hidden by background noise, the signal-to-noise-ratio is a more relevant metric than raw sensitivity. We identify, under modest assumptions about the statistical properties of the signal and noise, the optimal quantum control to detect an external signal in the presence of background noise using a quantum sensor. Interestingly, for white background noise, the optimal solution is the simple and well-known spin-locking control scheme. We further generalize, using numerical techniques, these results to the background noise being a correlated Lorentzian spectrum. We show that for increasing correlation time, pulse based sequences such as CPMG are also close to the optimal control for detecting the signal, with the crossover dependent on the signal frequency. These results show that an optimal detection scheme can be easily implemented in near-term quantum sensors without the need for complicated pulse shaping.
• Abstract（参考訳）: 量子システムは、外部フィールドのパラメータを推定する際、弱い信号を検出できるため、期待できる候補である。 しかし、背景雑音に隠れた弱い信号を検知しようとすると、信号対雑音比は生の感度よりも関連性が高い。 我々は、信号と雑音の統計的特性に関する控えめな仮定の下で、量子センサを用いて背景雑音の存在下で外部信号を検出する最適量子制御を行う。 興味深いことに、ホワイトバックグラウンドノイズの最適解は、単純でよく知られたスピンロック制御スキームである。 さらに,数値手法を用いて,相関するローレンツスペクトルである背景雑音について一般化する。 相関時間を増加させるためには,cpmgなどのパルスベースのシーケンスも信号検出の最適制御に近く,クロスオーバーは信号周波数に依存する。 これらの結果から,複雑なパルス整形を必要とせずに,短期量子センサに最適検出方式を実装できることが示唆された。

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