論文の概要: Robustness of random-control quantum-state tomography

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.07439v1
• Date: Wed, 15 Feb 2023 03:05:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-16 16:02:32.479600
• Title: Robustness of random-control quantum-state tomography
• Title（参考訳）: ランダム制御量子状態トモグラフィーのロバスト性
• Authors: Jingcheng Wang, Shaoliang Zhang, Jianming Cai, Zhenyu Liao, Christian Arenz, and Ralf Betzholz
• Abstract要約: 我々は最近実証された量子状態トモグラフィー方式の計測誤差に対するロバスト性を解析した。 また、1つのランダム制御場によって駆動される2つの特定の量子系のロバスト性の時間的挙動を数値シミュレーションにより調べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.169507714267699
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In a recently demonstrated quantum-state tomography scheme [Phys. Rev. Lett. 124, 010405 (2020)], a random control field is locally applied to a multipartite system to reconstruct the full quantum state of the system through single-observable measurements. Here, we analyze the robustness of such a tomography scheme against measurement errors. We characterize the sensitivity to measurement errors using the logarithm of the condition number of a linear system that fully describes the tomography process. Using results from random matrix theory we derive the scaling law of the logarithm of this condition number with respect to the system size when Haar-random evolutions are considered. While this expression is independent on how Haar randomness is created, we also perform numerical simulations to investigate the temporal behavior of the robustness for two specific quantum systems that are driven by a single random control field. Interestingly, we find that before the mean value of the logarithm of the condition number as a function of the driving time asymptotically approaches the value predicted for a Haar-random evolution, it reaches a plateau whose length increases with the system size.
• Abstract（参考訳）: 最近実証された量子状態トモグラフィースキーム[Phys. Rev. Lett. 124, 010405 (2020)]では、ランダム制御場がマルチパーティイト系に局所的に適用され、単一観測可能な測定によってシステムの完全な量子状態が再構成される。 本稿では,測定誤差に対するトモグラフィスキームのロバスト性を分析する。 トモグラフィプロセスを完全に記述した線形システムの条件数対数を用いて,測定誤差に対する感度を特徴付ける。 ランダム行列理論の結果を用いて、ハールランダム進化を考慮した場合のシステムサイズに関して、この条件数の対数のスケーリング則を導出する。 この式はhaarランダムネスの生成方法に依存しないが、単一ランダム制御場によって駆動される2つの特定の量子系に対するロバストネスの時間的挙動を調べる数値シミュレーションも行う。 興味深いことに、運転時間の関数としての条件数の対数の平均値がHaar-random進化の予測値に漸近的に近づく前に、システムサイズとともに長さが増加する台地に達する。

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