Fugu-MT 論文翻訳(概要): Improved Quantum State Tomography for the Systems with XX+YY Couplings and Z Readouts

論文の概要: Improved Quantum State Tomography for the Systems with XX+YY Couplings and Z Readouts

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2006.15872v2
Date: Tue, 20 Oct 2020 01:37:05 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-05-12 03:47:56.475803
Title: Improved Quantum State Tomography for the Systems with XX+YY Couplings and Z Readouts
Title（参考訳）: XX+YY結合系とZ参照系における量子状態トモグラフィの改善
Authors: Tao Xin
Abstract要約: 本稿では、2-qubitの進化をリードアウト演算として用いた量子状態トモグラフィー(QST)の改良を提案する。量子ビット上でNearest-Neighbor, 2-dimensional, All-to-All接続性を持つSQCシステムにそれぞれ新しいスキームを適用する。新しいスキームは実装性に優れており、従来のスキームと同等あるいはそれ以上の精度を達成できることが判明した。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.20305676256390928
License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
Abstract: Quantum device characterization via state tomography plays an important role in both validating quantum hardware and processing quantum information, but it needs the exponential number of the measurements. For the systems with XX+YY-type couplings and Z readouts, such as superconducting quantum computing (SQC) systems, traditional quantum state tomography (QST) using single-qubit readout operations at least requires $3^n$ measurement settings in reconstructing an $n$-qubit state. In this work, I proposed an improved QST by adding 2-qubit evolutions as the readout operations and obtained an optimal tomographic scheme using the integer programming optimization. I respectively apply the new scheme on SQC systems with the Nearest-Neighbor, 2-Dimensional, and All-to-All connectivities on qubits. It shows that this method can reduce the number of measurements by over 60% compared with the traditional QST. Besides, comparison with the traditional scheme in the experimental feasibility and robustness against errors were made by numerical simulation. It is found that, the new scheme has good implementability and it can achieve comparable or even better accuracy than the traditional scheme. It is expected that the experimentalist from the related fields can directly utilize the ready-made results for reconstructing quantum states involved in their research.
Abstract（参考訳）: 状態トモグラフィによる量子デバイスキャラクタリゼーションは、量子ハードウェアの検証と量子情報の処理の両方において重要な役割を果たすが、指数関数的な測定数を必要とする。超伝導量子コンピューティング(sqc)システムのようなxx+yy型カップリングとz読み出しを持つシステムでは、単一量子ビット読み出し操作を使用する従来の量子状態トモグラフィ(qst)は最低でも3ドル^n$の測定設定を必要とする。そこで本研究では,読み出し操作として2量子ビット進化を追加してqstの改良を提案し,整数計画最適化を用いた最適なトモグラフィスキームを得た。量子ビット上でNearest-Neighbor, 2-dimensional, All-to-All接続性を持つSQCシステムにそれぞれ新しいスキームを適用する。その結果,従来のQSTと比較して測定回数を60%以上削減できることがわかった。さらに, 数値シミュレーションにより, 実験可能性および誤差に対する頑健性における従来のスキームとの比較を行った。その結果,新しいスキームは実装性が良く,従来のスキームと同等あるいはそれ以上の精度が得られることがわかった。関連分野の実験者は、その研究に関わる量子状態の再構築に準備された結果を直接利用できることが期待されている。

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