論文の概要: Optimal Quantum State Tomography with Noisy Gates
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.05677v3
- Date: Fri, 23 Dec 2022 22:40:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-22 11:41:12.493150
- Title: Optimal Quantum State Tomography with Noisy Gates
- Title（参考訳）: 雑音ゲートを用いた最適量子状態トモグラフィ
- Authors: Violeta N. Ivanova-Rohling, Niklas Rohling, Guido Burkard
- Abstract要約: QST に対する測度演算子の最適最小セットは、互いに偏りのない固有基底を持つ。
他のセットアップでは、プロジェクション演算子のランクと量子系のサイズに依存するため、効率的なQSTの測定の最適な選択は数値的に近似する必要がある。
ここでは、カスタマイズされたQSTを拡張し、測定プロセスに適用される量子ゲートのいくつかがノイズのある場合にQSTの最適測定セットを求める。
- 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: Quantum state tomography (QST) represents an essential tool for the
characterization, verification, and validation (QCVV) of quantum processors.
Only for a few idealized scenarios, there are analytic results for the optimal
measurement set for QST. E.g., in a setting of non-degenerate measurements, an
optimal minimal set of measurement operators for QST has eigenbases which are
mutually unbiased. However, in other set-ups, dependent on the rank of the
projection operators and the size of the quantum system, the optimal choice of
measurements for efficient QST needs to be numerically approximated. We have
generalized this problem by introducing the framework of customized efficient
QST. Here we extend customized QST and look for the optimal measurement set for
QST in the case where some of the quantum gates applied in the measurement
process are noisy. To achieve this, we use two distinct noise models: first,
the depolarizing channel, and second, over- and under-rotation in single-qubit
and to two-qubit gates (for further information, please see Methods). We
demonstrate the benefit of using entangling gates for the efficient QST
measurement schemes for two qubits at realistic noise levels, by comparing the
fidelity of reconstruction of our optimized QST measurement set to the
state-of-the-art scheme using only product bases.
- Abstract（参考訳）: 量子状態トモグラフィ(QST)は、量子プロセッサの特性評価、検証、検証(QCVV)に不可欠なツールである。
いくつかの理想的なシナリオに対してのみ、QSTの最適測定セットの分析結果が存在する。
例えば、非退化測定の設定では、QST に対する最適な最小限の測定演算子の集合は互いにバイアスのない固有基底を持つ。
しかし、他のセットアップでは、プロジェクション演算子のランクと量子系のサイズに依存するため、効率的なQSTの測定の最適な選択は数値的に近似する必要がある。
我々は、カスタマイズされた効率的なQSTの枠組みを導入することで、この問題を一般化した。
ここでは、カスタマイズされたQSTを拡張し、測定プロセスに適用される量子ゲートの一部がノイズのある場合にQSTの最適測定セットを求める。
これを実現するために、我々は2つの異なるノイズモデルを使用する: 第一に、脱分極チャネル、第二に、シングルキュービットにおけるオーバー・アンド・アンダー・ローテーションと、2キュービットゲート(詳細は、メソッドを参照のこと)。
提案手法は, 製品ベースのみを用いた最先端のQST計測手法と比較し, 現実的な雑音レベルにおける2つの量子ビットに対する効率的なQST測定手法として, エンタングリングゲートを用いる利点を示す。
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