論文の概要: Quantum advantage for noisy channel discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.08707v1
• Date: Tue, 18 May 2021 17:47:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-30 19:50:31.743370
• Title: Quantum advantage for noisy channel discrimination
• Title（参考訳）: ノイズチャネル識別における量子アドバンテージ
• Authors: Zane M. Rossi, Jeffery Yu, Isaac L. Chuang, Sho Sugiura
• Abstract要約: 2つのノイズ単一量子ビット回転チャネルを区別する場合、量子的優位性を維持することができることを示す。 数値計算と解析計算により、完全コヒーレントプロトコルと完全非コヒーレントプロトコルによる最適性能の遷移が明らかになった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many quantum mechanical experiments can be viewed as multi-round interactive protocols between known quantum circuits and an unknown quantum process. Fully quantum "coherent" access to the unknown process is known to provide an advantage in many discrimination tasks compared to when only incoherent access is permitted, but it is unclear if this advantage persists when the process is noisy. Here, we show that a quantum advantage can be maintained when distinguishing between two noisy single qubit rotation channels. Numerical and analytical calculations reveal a distinct transition between optimal performance by fully coherent and fully incoherent protocols as a function of noise strength. Moreover, the size of the region of coherent quantum advantage shrinks inverse polynomially in the number of channel uses, and in an intermediate regime an improved strategy is a hybrid of fully-coherent and fully-incoherent subroutines. The fully coherent protocol is based on quantum signal processing, suggesting a generalizable algorithmic framework for the study of quantum advantage in the presence of realistic noise.
• Abstract（参考訳）: 多くの量子力学実験は、既知の量子回路と未知の量子過程の間のマルチラウンド対話プロトコルと見なすことができる。 未知のプロセスに対する完全量子コヒーレントなアクセスは、非コヒーレントなアクセスが許可されているときに比べて多くの識別タスクにおいて利点をもたらすことが知られているが、この利点がプロセスがうるさいときに持続するかどうかは不明である。 ここでは,2つの単一量子ビット回転チャネルを区別する場合に,量子アドバンテージを維持できることを示す。 数値計算と解析により,雑音強度関数としての完全コヒーレントプロトコルと完全コヒーレントプロトコルによる最適性能の差が明らかとなった。 さらに、コヒーレント量子優位領域のサイズはチャネル使用数において逆多項式的に縮小し、中間状態においては、改良された戦略は完全コヒーレントかつ完全非コヒーレントなサブルーチンのハイブリッドである。 完全コヒーレントプロトコルは量子信号処理に基づいており、現実的な雑音の存在下での量子優位性の研究のための一般化可能なアルゴリズムフレームワークを提案する。

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