論文の概要: Selective and efficient quantum process tomography for non-trace
preserving maps: a superconducting quantum processor implementation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.10453v3
- Date: Thu, 26 Jan 2023 17:04:23 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-12 07:47:00.189329
- Title: Selective and efficient quantum process tomography for non-trace
preserving maps: a superconducting quantum processor implementation
- Title（参考訳）: 非トレース保存マップのための選択的かつ効率的な量子プロセストモグラフィー:超伝導量子プロセッサの実装
- Authors: Quimey Pears Stefano, Ignacio Perito and Lorena Reb\'on
- Abstract要約: 入力量子状態のトレースを保存しない一般的なタイプの量子プロセスについて述べる。
量子チャネルの損失構造に関する事前情報を用いて、この再構成を非トレース保存マップの再構成に適用できることが示される。
以上の結果から,非微量保存過程を高精度で効率的に再構築することが可能であり,その過程が微量保存であると仮定される場合よりも極めて高い忠実度で再現可能であることが示唆された。
- 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: Alternatively to the full reconstruction of an unknown quantum process, the
so-called selective and efficient quantum process tomography (SEQPT) allows
estimating, individually and up to the required accuracy, a given element of
the matrix that describes such an operation with a polynomial amount of
resources. The implementation of this protocol has been carried out with
success to characterize the evolution of a quantum system that is well
described by a trace preserving quantum map. Here, we deal with a more general
type of quantum process that does not preserve the trace of the input quantum
state, which naturally arises in the presence of imperfect devices and
system-environment interactions, in the context of quantum information science
or quantum dynamics control. In that case, we show that with the aid of {\it a
priori} information on the losses structure of the quantum channel, the SEQPT
reconstruction can be adapted to reconstruct the non-trace-preserving map. We
explicitly describe how to implement the reconstruction in an arbitrary Hilbert
space of finite dimension $d$. The method is experimentally verified on a
superconducting quantum processor of the IBM Quantum services, by estimating
several non trace-preserving quantum processes in dimensions up to $d=6$. Our
results show that it is possible to efficiently reconstruct non
trace-preserving processes, with high precision, and with significantly higher
fidelity than when the process is assumed to be trace-preserving.
- Abstract（参考訳）: あるいは、未知の量子プロセスの完全な再構成に対して、いわゆる選択的かつ効率的な量子プロセストモグラフィ(SEQPT)は、多項式量の資源でそのような操作を記述する行列の所定の要素である、個々の精度までの推定を可能にする。
このプロトコルの実装は、トレース保存量子マップによってよく記述された量子システムの進化を特徴づけることに成功した。
ここでは、量子情報科学や量子力学制御の文脈において、不完全なデバイスやシステム環境相互作用の存在下で自然に発生する入力量子状態の痕跡を保存しない、より一般的なタイプの量子プロセスを扱う。
その場合、量子チャネルの損失構造に関する {\it a priori} 情報の助けを借りて、seqpt再構成を非トレース保存写像の再構築に適用できることを示す。
有限次元$d$の任意のヒルベルト空間における再構成の実装方法を明示的に記述する。
この方法はibm量子サービスの超伝導量子プロセッサ上で実験的に検証され、いくつかの非トレース保存量子プロセスを最大$d=6$で推定する。
以上の結果から,非トレーサ保存プロセスは,トレーサ保存プロセスよりも精度が高く,高い忠実度で効率的に再構築できることがわかった。
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