論文の概要: Noisy quantum metrology with the assistance of indefinite causal order
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2104.06284v1
- Date: Tue, 13 Apr 2021 15:18:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-03 23:31:06.599791
- Title: Noisy quantum metrology with the assistance of indefinite causal order
- Title（参考訳）: 不定因果順序の補助による雑音量子メトロジー
- Authors: Francois Chapeau-Blondeau
- Abstract要約: 分極ノイズに影響を受ける汎用量子ビットユニタリ演算子を複製し、量子スイッチプロセスに挿入する。
スイッチングされた量子チャネルのキャラクタリゼーションは、プローブ制御量子ビット対の結合状態に作用する。
スイッチングチャネルは、ノイズのあるユニタリ演算子における位相推定の重要な気象学的タスクに対して、特に検討される。
- 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: A generic qubit unitary operator affected by depolarizing noise is duplicated
and inserted in a quantum switch process realizing a superposition of causal
orders. The characterization of the resulting switched quantum channel is
worked out for its action on the joint state of the probe-control qubit pair.
The switched channel is then specifically investigated for the important
metrological task of phase estimation on the noisy unitary operator, with the
performance assessed by the Fisher information, classical or quantum. A
comparison is made with conventional techniques of estimation where the noisy
unitary is directly probed in a one-stage or two-stage cascade with definite
order, or several uses of them with two or more qubits. In the switched channel
with indefinite order, specific properties are reported, meaningful for
estimation and not present with conventional techniques. It is shown that the
control qubit, although it never directly interacts with the unitary, can
nevertheless be measured alone for effective estimation, while discarding the
probe qubit that interacts with the unitary. Also, measurement of the control
qubit maintains the possibility of efficient estimation in difficult conditions
where conventional estimation becomes less efficient, as with ill-configured
input probes, or in blind situations when the axis of the unitary is unknown.
Effective estimation by measuring the control qubit remains possible even when
the input probe tends to align with the axis of the unitary, or with a fully
depolarized input probe, while in these conditions conventional estimation gets
inoperative. Measurement of the probe qubit of the switched channel is also
shown to add useful capabilities for phase estimation. The results contribute
to the analysis of switched quantum channels with indefinite order for
information processing, and uncover new possibilities for qubit metrology.
- Abstract（参考訳）: デポーラライズノイズの影響を受ける一般的な量子ビットユニタリ演算子を、因果順序の重ね合わせを実現する量子スイッチプロセスに複製して挿入する。
結果として生じるスイッチト量子チャネルのキャラクタリゼーションは、プローブ制御量子ビット対の結合状態に対する作用のために解決される。
スイッチングチャネルは、ノイズの多いユニタリ演算子上での位相推定の重要なメロジカルなタスクに対して、フィッシャー情報、古典的または量子的特性によって評価される。
ノイズのあるユニタリを1段または2段のカスケードに一定の順序で直接プローブする従来の手法や、2つ以上のキュービットを用いたいくつかの手法との比較を行う。
不定順序のスイッチングチャネルでは、特定の特性が報告され、従来の手法では存在せず、推定に意味がある。
制御量子ビットはユニタリと直接相互作用することはないが、効果的な推定のために単独で測定できるが、ユニタリと相互作用するプローブ量子ビットは捨てることができる。
また、制御キュービットの測定は、構成不良入力プローブのように従来の推定が効率が悪くなる困難な状況や、ユニタリの軸が不明なブラインド状況において、効率的な推定の可能性を維持する。
入力プローブがユニタリの軸や完全に脱分極された入力プローブと整合する傾向があったとしても、制御量子ビットの測定による有効推定は可能であり、これらの場合、従来の推定は非操作となる。
また,スイッチングチャネルのプローブキュービットの測定により,位相推定に有用性が示された。
この結果は、情報処理のための無期限順序のスイッチング量子チャネルの解析に寄与し、量子論の新たな可能性を明らかにする。
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