論文の概要: Online adaptive estimation of decoherence timescales for a single qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.06103v2
- Date: Thu, 13 Oct 2022 13:35:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-22 19:43:52.166091
- Title: Online adaptive estimation of decoherence timescales for a single qubit
- Title（参考訳）: 単一キュービットのデコヒーレンス時間スケールのオンライン適応推定
- Authors: Muhammad Junaid Arshad, Christiaan Bekker, Ben Haylock, Krzysztof
Skrzypczak, Daniel White, Benjamin Griffiths, Joe Gore, Gavin W. Morley,
Patrick Salter, Jason Smith, Inbar Zohar, Amit Finkler, Yoann Altmann, Erik
M. Gauger and Cristian Bonato
- Abstract要約: 本稿では,量子システムにおけるキーデコヒーレンス時間スケールをリアルタイムに推定するために,単純な解析的更新規則に基づく適応ベイズ的手法を提案する。
我々の手法は、曲線フィッティングの標準プロトコルと比較して、与えられた不確実性に到達するのに必要な時間を最大で1桁まで短縮する。
提案手法の有効性を実験的に実証するため, ダイヤモンド中の窒素空孔中心に付随する単一電子スピン量子ビットに適用した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.725996816416727
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: The rate of decoherence is a critical parameter in the performance of quantum
bits, memories and sensors. Fast estimation of these timescales is necessary
for efficient characterisation of large arrays of quantum devices, and to
achieve peak sensitivities during sensor operation. The usual method for
determining a quantum system's decoherence rate involves a suite of experiments
probing the entire expected range of the parameter, and extracting the
resulting estimation in post-processing. Here we present an adaptive Bayesian
approach, based on a simple analytical update rule, to estimate the key
decoherence timescales (T$_1$, T$_2^*$ and T$_2$) in a quantum system in real
time, using information gained in preceding experiments. This approach reduces
the time required to reach a given uncertainty by a factor up to an order of
magnitude, depending on the specific experiment, compared to the standard
protocol of curve fitting. A further speed-up of a factor $\sim 2$ can be
realised by performing our optimisation with respect to sensitivity as opposed
to variance.
To experimentally demonstrate the effectiveness of our online adaptive
approach, we apply it to a single electronic spin qubit associated with a
nitrogen-vacancy (NV) center in diamond, implementing Bayesian inference on a
real-time microcontroller in less than $50~\mu$s, a time more than an order of
magnitude shorter than previous implementations under similar conditions and
negligible compared to the duration of each measurement. Our protocol can be
readily applied to different types of quantum systems.
- Abstract（参考訳）: デコヒーレンスの割合は、量子ビット、記憶、センサーの性能において重要なパラメータである。
これらの時間スケールの高速推定は、多数の量子デバイスの効率的なキャラクタリゼーションと、センサ操作時のピーク感度を達成するために必要である。
量子システムのデコヒーレンス率を決定する一般的な方法は、パラメータの期待範囲全体を探索し、後処理で得られる推定値を抽出する一連の実験である。
本稿では,単純な解析更新則に基づく適応ベイズ法を用いて,先行実験で得られた情報を用いて,量子系における鍵非一貫性時間スケール(t$_1$,t$_2^*$,t$_2$)をリアルタイムに推定する。
このアプローチは、曲線フィッティングの標準プロトコルと比較して、特定の実験に応じて、与えられた不確実性に到達するのに要する時間を最大で1桁削減する。
因子 $\sim 2$ のさらなる高速化は、分散に対して感度に関して最適化を行うことによって実現できる。
オンライン適応手法の有効性を実験的に実証するために, ダイヤモンド中の窒素空孔(nv)中心に関連する単一電子スピン量子ビットに適用し, 実時間マイクロコントローラ上のベイズ推定を50～\mu$s以下で実現し, 同様の条件下では従来よりも1桁短く, 測定時間よりも無視できることを示した。
我々のプロトコルは様々な種類の量子システムに容易に適用できる。
関連論文リスト
- Optimal Low-Depth Quantum Signal-Processing Phase Estimation [0.029541734875307393]
本稿では,課題に対して頑健な量子信号生成位相推定アルゴリズムを導入し,最適性能を実現する。
超伝導2量子ビット実験において不要なスワップ角度を推定するために, 従来の標準偏差精度は10～4ドルであった。
我々の結果は量子フィッシャー情報に対して厳密に検証され、2量子ゲート学習の未整合精度を達成するためのプロトコルの能力を確認する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-17T10:33:52Z) - Relaxed Quantile Regression: Prediction Intervals for Asymmetric Noise [51.87307904567702]
量子レグレッション(Quantile regression)は、出力の分布における量子の実験的推定を通じてそのような間隔を得るための主要なアプローチである。
本稿では、この任意の制約を除去する量子回帰に基づく区間構成の直接的な代替として、Relaxed Quantile Regression (RQR)を提案する。
これにより、柔軟性が向上し、望ましい品質が向上することが実証された。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-05T13:36:38Z) - Time-adaptive phase estimation [0.0]
本稿では,事前位相知識に基づいて制御位相とコヒーレント進化時期を適応的に選択するベイズ位相推定手法を提案する。
既知理論境界に対する準最適性能を求め, 推定値の頑健性を示すとともに, 推定値が推定値のモデルで考慮されていない雑音に対する頑健性を示す。
この方法は、利用者の最小限の努力で、利用可能な事前知識と実験的な欠陥を考慮に入れた最適なソリューションを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-05-14T19:49:22Z) - Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。
サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。
格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-12T15:06:32Z) - Optimality and Complexity in Measured Quantum-State Stochastic Processes [0.0]
最適な予測には、無限個の時間的特徴を用いる必要があることを示す。
この複雑さの根底にあるメカニズムを生成不均一性(generator nonunifilarity)と同定する。
これにより、測定選択が量子過程のランダム度に与える影響を定量的に調べることができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-08T21:43:06Z) - Dual-Frequency Quantum Phase Estimation Mitigates the Spectral Leakage
of Quantum Algorithms [76.15799379604898]
量子位相推定は、レコード長の逆数が未知の位相の整数倍でない場合にスペクトルリークに悩まされる。
複数のサンプルが利用できるとき,クレーマー・ラオ境界に近づいた二重周波数推定器を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-23T17:20:34Z) - The Variational Method of Moments [65.91730154730905]
条件モーメント問題は、観測可能量の観点から構造因果パラメータを記述するための強力な定式化である。
OWGMMの変動最小値再構成により、条件モーメント問題に対する非常に一般的な推定器のクラスを定義する。
同じ種類の変分変換に基づく統計的推測のためのアルゴリズムを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-17T07:21:06Z) - Optimal frequency estimation and its application to quantum dots [0.0]
2レベルシステムにおける周波数推定のための相互作用時間最適化に対処する。
フィードバックを伴わずに新しい推定プロトコルを考案する。
これは現在の実験技術を改善し、量子コンピューティングにおけるコヒーレンス時間を短縮することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-25T03:44:02Z) - Variationally Scheduled Quantum Simulation [0.0]
本研究では,アディベート状態準備の文脈内で最適なスケジューリング手順を決定するための変分法について検討する。
量子エラー補正がなければ、何らかの意味のある時間にわたって量子デバイスを動作させると、システムは関連する情報の喪失に陥る。
我々の変分法は、量子コンピューティングの領域でよく見られる制御誤差に対するレジリエンスを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-22T14:47:04Z) - Quantum probes for universal gravity corrections [62.997667081978825]
最小長の概念を概観し、量子系のハミルトニアンに現れる摂動項をいかに引き起こすかを示す。
我々は、推定手順の精度の最終的な限界を見つけるために、量子フィッシャー情報を評価する。
以上の結果から,量子プローブは有用な資源であり,精度が向上する可能性が示唆された。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-13T19:35:07Z) - In and out of equilibrium quantum metrology with mean-field quantum
criticality [68.8204255655161]
本稿では,集団遷移現象が量子力学プロトコルに与える影響について考察する。
単一球面量子スピン(SQS)は平均場レベルでの分析的な洞察を可能にするステレオタイプ玩具モデルとして機能する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-09T19:20:42Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。