論文の概要: Approaching optimal entangling collective measurements on quantum computing platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.15358v1
• Date: Mon, 30 May 2022 18:07:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-11 06:25:06.953089
• Title: Approaching optimal entangling collective measurements on quantum computing platforms
• Title（参考訳）: 量子コンピューティングプラットフォーム上での最適絡み合い集団計測へのアプローチ
• Authors: Lorcan O. Conlon, Tobias Vogl, Christian D. Marciniak, Ivan Pogorelov, Simon K. Yung, Falk Eilenberger, Dominic W. Berry, Fabiana S. Santana, Rainer Blatt, Thomas Monz, Ping Koy Lam, Syed M. Assad
• Abstract要約: 本研究では,2つの非可換量子ビット回転を同時に推定するための理論的に最適な単一コピー(分離可能)と2つのコピー(絡み合った)集団測定を実験的に実証した。 これにより、不確実性原理の解釈に関する根本的な洞察を導き出すことができる。 この研究は、情報処理タスクにおける量子力学の最大の利点を抽出する経路を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.3665899982351484
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Entanglement is one of the most intriguing features of quantum mechanics and holds great promise for enhancing metrology and communications. Much of the focus of quantum metrology to date has been on generating highly entangled quantum states which offer better sensitivity, per resource, than can be achieved classically [1-3]. However, to reach the ultimate limits in multi-parameter quantum metrology and quantum information processing tasks, collective measurements, which generate entanglement between multiple copies of the quantum state, are necessary [4-6]. There is presently no known method for implementing arbitrary, optimal collective measurements on more than two copies of the quantum state. Here we experimentally demonstrate theoretically optimal single-copy (separable) and two-copy (entangled) collective measurements for simultaneously estimating two non-commuting qubit rotations. This allows us to draw fundamental insights about the interpretation of the uncertainty principle. We implement our optimal measurements on superconducting, trapped-ion and photonic systems, providing an indication of how future quantum-enhanced sensing networks may look. This work offers a pathway to extracting the maximal advantage of quantum mechanics for information processing tasks [7, 8].
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子力学の最も興味深い特徴の1つであり、気象学と通信の強化に大いに期待できる。 これまで量子メロジの焦点は、古典的な[1-3]で達成できるよりも、リソースごとの感度の高い、非常に絡み合った量子状態を生成することであった。 しかし、マルチパラメータ量子メトロロジーや量子情報処理タスクにおける究極の限界に達するには、量子状態の複数のコピー間の絡み合いを生成する集団計測が必要である[4-6]。 現在、量子状態の2つ以上のコピーに対して任意の最適な集団測定を実行する方法が知られていない。 本稿では,2つの非可換キュービット回転を同時に推定するために,理論的に最適なシングルコピー(分離可能)と2コピー(エンタングル)の集団計測を実験的に示す。 これにより、不確実性原理の解釈に関する基本的な洞察を引き出すことができる。 我々は、超伝導、トラップイオン、フォトニック系の最適測定を実装し、将来の量子強化センシングネットワークがどのように見えるかを示す。 本研究は情報処理タスク [7, 8] における量子力学の最大限の利点を抽出する経路を提供する。

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