論文の概要: Finite-round quantum error correction on symmetric quantum sensors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.06285v3
- Date: Sat, 10 Feb 2024 19:55:28 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-14 01:29:23.449076
- Title: Finite-round quantum error correction on symmetric quantum sensors
- Title（参考訳）: 対称量子センサにおける有限ラウンド量子誤差補正
- Authors: Yingkai Ouyang and Gavin K. Brennen
- Abstract要約: ハイゼンベルク極限は、標準量子極限よりも二次的な改善を与える。
ノイズデコヒーリング量子センサーの存在は避けられないため、まだ解明されていない。
我々は、量子誤り訂正の最適有限個のラウンドを用いて、このノーゴー結果をサイドステップする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.339831319589134
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The Heisenberg limit provides a quadratic improvement over the standard
quantum limit, and is the maximum quantum advantage that linear quantum sensors
could provide over classical methods. It remains elusive, however, because of
the inevitable presence of noise decohering quantum sensors. Namely, if
infinite rounds of quantum error correction corrects any part of a quantum
sensor's signal, a no-go result purports that the standard quantum limit
scaling can not be exceeded. We side-step this no-go result by using an optimal
finite number of rounds of quantum error correction, such that even if part of
the signal is corrected away, our quantum field sensing protocol can approach
the Heisenberg limit in the face of a linear rate of deletion errors. Here, we
focus on quantum error correction codes within the symmetric subspace.
Symmetric states of collective angular momentum are good candidates for
multi-qubit probe states in quantum sensors because they are easy to prepare
and can be controlled without requiring individual addressability. We show how
the representation theory of the symmetric group can inform practical decoding
algorithms for permutation-invariant codes. These decoding algorithms involve
measurements of total angular momentum, quantum Schur transforms or logical
state teleportations, and geometric pulse gates. Our completion of the theory
of permutation-invariant codes allows near-term implementation of quantum error
correction using simple quantum control techniques.
- Abstract（参考訳）: ハイゼンベルクの極限は、標準量子限界よりも2次的に改善され、線形量子センサが古典的な方法よりも得る最大量子優位性である。
しかし、ノイズデコヒーリング量子センサーの存在は避けられないため、まだ解明されていない。
すなわち、無限ラウンドの量子誤差補正が量子センサーの信号の任意の部分を修正すると、no-goの結果は標準の量子限界スケーリングが超過できないことを示唆する。
このno-go結果は、信号の一部が修正されても、削除誤差の線形率に直面してハイゼンベルク限界に近づくように、最適な有限個の量子誤差補正を用いて回避する。
ここでは、対称部分空間内の量子誤り訂正符号に注目する。
集合角運動量の対称状態は、準備が容易で、個々のアドレナビリティを必要とせずに制御できるため、量子センサーのマルチキュービットプローブ状態のよい候補である。
対称群の表現論が、置換不変符号に対する実用的な復号アルゴリズムにどのように役立つかを示す。
これらの復号アルゴリズムは、全角運動量、量子シュール変換、論理状態テレポーテーション、幾何パルスゲートの測定を含む。
置換不変符号の理論の完成により、簡単な量子制御技術を用いた量子誤り訂正の短期的な実装が可能となる。
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