論文の概要: Multiparameter transmission estimation at the quantum Cram\'er-Rao limit
on a cloud quantum computer
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.00011v1
- Date: Fri, 29 Jul 2022 18:00:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-03 02:07:15.982428
- Title: Multiparameter transmission estimation at the quantum Cram\'er-Rao limit
on a cloud quantum computer
- Title（参考訳）: クラウド量子コンピュータ上の量子クレーア・ラオ限界におけるマルチパラメータ伝送推定
- Authors: Aaron Z. Goldberg and Khabat Heshami
- Abstract要約: 透過率や損失を推定することは分光の核心である。
本研究では,このパラダイムを両光モードの異なる損失パラメータを同時に測定するために用いることができることを示す。
- 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: Estimating transmission or loss is at the heart of spectroscopy. To achieve
the ultimate quantum resolution limit, one must use probe states with definite
photon number and detectors capable of distinguishing the number of photons
impinging thereon. In practice, one can outperform classical limits using
two-mode squeezed light, which can be used to herald definite-photon-number
probes, but the heralding is not guaranteed to produce the desired probes when
there is loss in the heralding arm or its detector is imperfect. We show that
this paradigm can be used to simultaneously measure distinct loss parameters in
both modes of the squeezed light, with attainable quantum advantages. We
demonstrate this protocol on Xanadu's X8 chip, accessed via the cloud, building
photon-number probability distributions from $10^6$ shots and performing
maximum likelihood estimation (MLE) on these distributions $10^3$ independent
times. Because pump light may be lost before the squeezing occurs, we also
simultaneously estimate the actual input power, using the theory of nuisance
parameters. MLE converges to estimate the transmission amplitudes in X8's eight
modes to be 0.39202(6), 0.30706(8), 0.36937(6), 0.28730(9), 0.38206(6),
0.30441(8), 0.37229(6), and 0.28621(8) and the squeezing parameters, which are
proxies for effective input coherent-state amplitudes, their losses, and their
nonlinear interaction times, to be 1.3000(2), 1.3238(3), 1.2666(2), and
1.3425(3); all of these uncertainties are within a factor of two of the quantum
Cram\'er-Rao bound. This study provides crucial insight into the intersection
of quantum multiparameter estimation theory, MLE convergence, and the
characterization and performance of real quantum devices.
- Abstract（参考訳）: 透過または損失の推定は、分光の核心にある。
究極の量子分解能限界を達成するには、一定の光子数を持つプローブ状態と、それに影響を与える光子数を識別できる検出器を用いる必要がある。
実際には、2モードの圧縮光を用いて古典的な限界を上回り、一定の光子数のプローブを隠蔽することができるが、シーディングアームや検出器の損失が不完全な場合には、所望のプローブを生成することは保証されない。
このパラダイムは、圧縮光の両モードで異なる損失パラメータを同時に測定し、達成可能な量子的優位性を持つことを示す。
このプロトコルをxanaduのx8チップで実証し、クラウド経由でアクセスし、10^6$のショットから光子数確率分布を構築し、10^3$の独立時間に対して最大推定(mle)を行う。
ポンプ光はスクイーズ前に失われる可能性があるため、ニュアンスパラメータの理論を用いて実際の入力電力を同時に推定する。
mle は、x8 の8つのモードにおける伝送振幅を 0.39202(6), 0.30706(8), 0.36937(6), 0.28730(9), 0.38206(6), 0.30441(8), 0.37229(6), 0.28621(8) と推定し、入力コヒーレント状態の振幅、損失、非線形相互作用の時間、それぞれ 1.3000(2), 1.3238(3), 1.2666(2), 1.3425(3) と推定する。
本研究は、量子マルチパラメータ推定理論の交叉、mle収束、実量子デバイスの特性と性能に関する重要な知見を提供する。
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