論文の概要: Estimation of correlations and non-separability in quantum channels via
unitarity benchmarking
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.04352v3
- Date: Sun, 1 May 2022 16:51:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-04 07:54:27.530321
- Title: Estimation of correlations and non-separability in quantum channels via
unitarity benchmarking
- Title（参考訳）: ユニタリティベンチマークによる量子チャネルの相関と非分離性の推定
- Authors: Matthew Girling, Cristina Cirstoiu, David Jennings
- Abstract要約: 量子チャネルの相関構造は量子状態の相関構造よりも少ない。
両部量子チャネル内の相関関係を効率的に推定する実験を行った。
本研究では,任意の分離可能な量子チャネルに対して,相関ユニタリ性をSPAMロバストな方法で推定可能であることを示す。
- 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: The ability to transfer coherent quantum information between systems is a
fundamental component of quantum technologies and leads to coherent
correlations within the global quantum process. However correlation structures
in quantum channels are less studied than those in quantum states. Motivated by
recent techniques in randomized benchmarking, we develop a range of results for
efficient estimation of correlations within a bipartite quantum channel. We
introduce sub-unitarity measures that are invariant under local changes of
basis, generalize the unitarity of a channel, and allow for the analysis of
coherent information exchange within channels. Using these, we show that
unitarity is monogamous, and provide a novel information-disturbance relation.
We then define a notion of correlated unitarity that quantifies the
correlations within a given channel. Crucially, we show that this measure is
strictly bounded on the set of separable channels and therefore provides a
witness of non-separability. Finally, we describe how such measures for
effective noise channels can be efficiently estimated within different
randomized benchmarking protocols. We find that the correlated unitarity can be
estimated in a SPAM-robust manner for any separable quantum channel, and show
that a benchmarking/tomography protocol with mid-circuit resets can reliably
witness non-separability for sufficiently small reset errors. The tools we
develop provide information beyond that obtained via simultaneous randomized
benchmarking and so could find application in the analysis of cross-talk and
coherent errors in quantum devices.
- Abstract（参考訳）: システム間でコヒーレントな量子情報を伝達する能力は、量子技術の基本的な構成要素であり、グローバルな量子プロセス内でコヒーレントな相関をもたらす。
しかし、量子チャネルの相関構造は量子状態の相関構造よりも少ない。
ランダム化ベンチマークの最近の技術により、二部量子チャネル内の相関を効率的に推定するための様々な結果が得られた。
チャネルの局所的な変化の下で不変なサブユニタリティ尺度を導入し、チャネルのユニタリティを一般化し、チャネル内の一貫性情報交換の分析を可能にする。
これらを用いて、ユニタリティが一夫一婦制であることを示し、新しい情報ゆらぎ関係を提供する。
次に、与えられたチャネル内の相関を定量化する相関ユニタリシティの概念を定義する。
重要なことに、この尺度は分離可能なチャネルの集合に厳密に拘束されているため、非分離性の証人となる。
最後に, 異なるランダム化ベンチマークプロトコルにおいて, 有効雑音チャネルを効率的に推定する方法について述べる。
分離可能な任意の量子チャネルに対して,相関されたユニタリティーをスパム・ロバストな方法で推定し,中回路リセットを伴うベンチマーク/トモグラフィープロトコルが十分に小さなリセットエラーに対して,非分離性を確実に確認できることを示す。
私たちが開発しているツールは、同時ランダム化ベンチマークによって得られた以上の情報を提供し、量子デバイスにおけるクロストークとコヒーレントエラーの分析に応用できる。
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