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

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.15358v2
• Date: Wed, 12 Jul 2023 05:02:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-13 20:34:58.056811
• 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: 理論的に最適である2つの非可換量子ビット回転を同時に推定するための1つのコピーと2つのコピーの集合的測定結果を示す。 これにより、量子強調センシングを実装することができ、そこでは、メトロジカルゲインが高レベルのデコヒーレンスに持続する。
• 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 a fundamental feature of quantum mechanics and holds great promise for enhancing metrology and communications. Much of the focus of quantum metrology so far has been on generating highly entangled quantum states that offer better sensitivity, per resource, than what can be achieved classically. 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. Here, we experimentally demonstrate theoretically optimal single- and two-copy collective measurements for simultaneously estimating two non-commuting qubit rotations. This allows us to implement quantum-enhanced sensing, for which the metrological gain persists for high levels of decoherence, and 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.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子力学の基本的特徴であり、気象学と通信の強化を大いに約束する。 これまでの量子力学の焦点は、古典的に達成できるものよりも、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気象学と量子情報処理タスクの究極の限界に達するためには、量子状態の複数のコピー間の絡み合いを生成する集合計測が必要である。 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,理論的に最適な一対二コピー集団計測を実験的に示す。 これにより、高いデコヒーレンスレベルにおいてメトロジカルゲインが持続する量子強化センシングを実装し、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。

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