論文の概要: Investigating the effect of noise channels on the quality of unitary t-designs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.13771v2
- Date: Thu, 14 Mar 2024 21:59:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-19 08:10:52.899018
- Title: Investigating the effect of noise channels on the quality of unitary t-designs
- Title（参考訳）: 単元T設計の品質に及ぼすノイズチャンネルの影響の検討
- Authors: Conrad Strydom, Mark Tame,
- Abstract要約: ユニタリt-設計は、量子データ暗号化やランダム化ベンチマークなど、量子情報理論に幅広い応用がある。
本稿では,単一量子t-設計の品質に及ぼすノイズチャネルの影響について検討する。
2つのノイズモデルが等価であることを示し、他のノイズチャネルでは、ユニタリーがノイズチャネルの非偏極チャネルへの変換を反射した後にノイズが適用されるモデルに対して、ランダム化ベンチマークと2つの設計による効果を生かした。
- 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: Unitary t-designs have a wide variety of applications in quantum information theory, such as quantum data encryption and randomised benchmarking. However, experimental realisations of t-designs are subject to noise. Here we investigate the effect of noise channels on the quality of single-qubit t-designs. The noise channels we study are bit flips, phase flips, bit and phase flips, phase damping, amplitude damping, and depolarising noise. We consider two noise models: the first has noise applied before the t-design unitary operations, while the second has noise applied after the unitary operations. We show that the single-qubit 1-design is affected only by amplitude damping, while numeric results obtained for the 2-, 3-, 4-, and 5-designs suggest that a 2t-design is significantly more sensitive to noise than a (2t-1)-design and that, with the exception of amplitude damping, a (2t+1)-design is as sensitive to noise as a 2t-design. Numeric results also reveal substantial variations in sensitivity to noise throughout the Bloch sphere. In particular, t-designs appear to be most sensitive to noise when acting on pure states and least sensitive to noise for the maximally mixed state. For depolarising noise, we show that our two noise models are equivalent, and for the other noise channels, numeric results obtained for the model where noise is applied after the unitaries reflect the transformation of the noise channel into a depolarising channel, an effect exploited in randomised benchmarking with 2-designs.
- Abstract（参考訳）: ユニタリt-設計は、量子データ暗号化やランダム化ベンチマークなど、量子情報理論に幅広い応用がある。
しかし、t-設計の実験的実現はノイズにさらされる。
本稿では,単一量子t-設計の品質に及ぼすノイズチャネルの影響について検討する。
私たちが研究しているノイズチャネルは、ビットフリップ、位相フリップ、ビットと位相フリップ、位相減衰、振幅減衰、偏極ノイズである。
2つのノイズモデルを考える: 1つはt-designのユニタリ演算の前にノイズを印加し、もう1つはユニタリ演算後にノイズを印加する。
2-, 3-, 4-, 5-設計で得られた数値結果から, 2t-設計は (2t-1)-設計よりもノイズにかなり敏感であり, 振幅減衰を除くと, (2t+1)-設計は 2t-設計と同じくらいノイズに敏感であることがわかった。
数値的な結果は、ブロッホ球全体のノイズに対する感度のかなりの変化を明らかにしている。
特に、t-設計は純状態に作用するときにノイズに最も敏感であり、最大混合状態のノイズに最も敏感である。
2つのノイズモデルが等価であることを示し、他のノイズチャネルでは、ユニタリーがノイズチャネルの非偏極チャネルへの変換を反射した後にノイズが適用されるモデルに対して、ランダム化ベンチマークと2つの設計による効果を生かした。
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