論文の概要: Experimental estimation of the quantum Fisher information from randomized measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.00519v1
• Date: Thu, 1 Apr 2021 15:12:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-05 22:21:53.881051
• Title: Experimental estimation of the quantum Fisher information from randomized measurements
• Title（参考訳）: ランダム化測定による量子フィッシャー情報の実験的推定
• Authors: Min Yu, Dongxiao Li, Jingcheng Wang, Yaoming Chu, Pengcheng Yang, Musang Gong, Nathan Goldman, and Jianming Cai
• Abstract要約: 量子フィッシャー情報(QFI)は、量子物理学の基本概念である。 そこで本研究では,ランダム化測定によりQFIを推定する方法について検討する。 本研究では, ダイヤモンド中の窒素空孔中心スピンと超伝導量子コンピュータによって提供される4量子状態の2つのプラットフォームを用いて, このアプローチを実験的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.795131832414855
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum Fisher information (QFI) represents a fundamental concept in quantum physics. On the one hand, it quantifies the metrological potential of quantum states in quantum-parameter-estimation measurements. On the other hand, it is intrinsically related to the quantum geometry and multipartite entanglement of many-body systems. Here, we explore how the QFI can be estimated via randomized measurements, an approach which has the advantage of being applicable to both pure and mixed quantum states. In the latter case, our method gives access to the sub-quantum Fisher information, which sets a lower bound on the QFI. We experimentally validate this approach using two platforms: a nitrogen-vacancy center spin in diamond and a 4-qubit state provided by a superconducting quantum computer. We further perform a numerical study on a many-body spin system to illustrate the advantage of our randomized-measurement approach in estimating multipartite entanglement, as compared to quantum state tomography. Our results highlight the general applicability of our method to general quantum platforms, including solid-state spin systems, superconducting quantum computers and trapped ions, hence providing a versatile tool to explore the essential role of the QFI in quantum physics.
• Abstract（参考訳）: 量子フィッシャー情報(QFI)は、量子物理学の基本概念である。 一方、量子パラメータ推定測定における量子状態のメトロロジーポテンシャルを定量化する。 一方、これは本質的に、多体系の量子幾何学と多部交絡と関係している。 本稿では、純量子状態と混合量子状態の両方に適用できるという利点を持つ、ランダム化測定を用いてqfiを推定する方法を考察する。 後者の場合、本手法は、qfiに下限を設定するサブ量子フィッシャー情報へのアクセスを与える。 本研究では, ダイヤモンド中の窒素空孔中心スピンと超伝導量子コンピュータによって提供される4量子状態の2つのプラットフォームを用いて, このアプローチを実験的に検証した。 さらに,多体スピンシステムの数値的研究を行い,量子状態トモグラフィーと比較して,多粒子の絡み合いを推定するランダム化測定手法の利点を示す。 本研究は, 固体スピンシステム, 超伝導量子コンピュータ, 閉じ込められたイオンを含む一般量子プラットフォームへの本手法の適用性を強調し, 量子物理学におけるQFIの本質的役割を探求するための汎用的なツールを提供する。

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