論文の概要: Demonstration of Quantum Advantage in Microwave Quantum Radar

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.05684v1
• Date: Thu, 10 Nov 2022 16:43:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-19 19:23:37.276672
• Title: Demonstration of Quantum Advantage in Microwave Quantum Radar
• Title（参考訳）: マイクロ波量子レーダにおける量子アドバンテージの実証
• Authors: R\'eouven Assouly, R\'emy Dassonneville, Th\'eau Peronnin, Audrey Bienfait, Benjamin Huard
• Abstract要約: 超伝導回路を用いたマイクロ波レーダの量子優位性を実証する。 この実験は、希釈冷凍機内で実行されるプリンシプルの証明である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: While quantum entanglement can enhance the performance of several technologies such as computing, sensing and cryptography, its widespread use is hindered by its sensitivity to noise and losses. Interestingly, even when entanglement has been destroyed, some tasks still exhibit a quantum advantage $Q$, defined by a $Q$-time speedup, over any classical strategies. A prominent example is the quantum radar, which enhances the detection of the presence of a target in noisy surroundings. To beat all classical strategies, Lloyd proposed to use a probe initially entangled with an idler that can be recombined and measured with the reflected probe. Observing any quantum advantage requires exploiting the quantum correlations through a joint measurement of the probe and the idler. In addition to successful demonstrations of such quantum illumination protocols at optical frequencies, the proposal of a microwave radar, closer to conventional radars, gathered a lot of interest. However, current microwave implementations have not demonstrated any quantum advantage as probe and idler were always measured independently. In this work, we implement such a measurement using a superconducting circuit and demonstrate a quantum advantage $Q>1$ for microwave radar. Storing the idler mitigates the detrimental impact of microwave loss on the quantum advantage, and the purity of the initial entangled state emerges as the next limit. While the experiment is a proof-of-principle performed inside a dilution refrigerator, it exhibits some of the inherent difficulties in implementing quantum radars such as the limited range of parameters where a quantum advantage can be observed or the requirement for very low probe and idler temperatures.
• Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントは、コンピューティング、センシング、暗号といったいくつかの技術の性能を向上させることができるが、ノイズや損失に対する感度によって広く使われている。 興味深いことに、絡み合いが破壊されても、いくつかのタスクは古典的な戦略よりもQ$のスピードアップによって定義された量子的優位性を示す。 有名な例として量子レーダーがあり、ノイズの多い環境におけるターゲットの存在の検出を強化している。 すべての古典的な戦略を打ち負かすために、ロイドは、反射プローブと再結合して測定できるアイドラーと当初絡み合ったプローブを使用することを提案した。 いかなる量子優位性も観測するには、プローブとアイドラーの合同測定を通して量子相関を利用する必要がある。 このような量子照明プロトコルの光周波数での実証の成功に加えて、従来のレーダーに近いマイクロ波レーダーの提案が多くの関心を集めている。 しかし、現在のマイクロ波実装では、プローブとアイドラーは常に独立に測定されるため、量子的な利点は示されていない。 本研究では、超伝導回路を用いた測定を行い、マイクロ波レーダにq>1$の量子長所を示す。 アイドラーの保存はマイクロ波損失の量子長所への影響を緩和し、最初の絡み合った状態の純度が次の限界として現れる。 この実験は希釈冷凍機内で実行される原理実証であるが、量子優位性が観測できるパラメータの限られた範囲や、非常に低いプローブとアイドラー温度の要求など、量子レーダーを実装する上で固有の困難を示す。

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