論文の概要: Achieving metrological limits using ancilla-free quantum error-correcting codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.00881v2
• Date: Sun, 14 Apr 2024 19:34:34 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-17 00:26:56.187196
• Title: Achieving metrological limits using ancilla-free quantum error-correcting codes
• Title（参考訳）: アンシラフリー量子誤り訂正符号による距離制限の達成
• Authors: Sisi Zhou, Argyris Giannisis Manes, Liang Jiang,
• Abstract要約: 既存の量子誤り訂正符号は、一般に同じ次元の1つのプローブと1つのノイズのないアンシラの間の絡み合いを利用する。 ここでは、2種類の多重プローブ量子誤り訂正符号を構築し、第1は無視可能な量のアンシラを使用し、第2はアンシラフリーである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9265037496741413
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum error correction (QEC) is theoretically capable of achieving the ultimate estimation limits in noisy quantum metrology. However, existing quantum error-correcting codes designed for noisy quantum metrology generally exploit entanglement between one probe and one noiseless ancilla of the same dimension, and the requirement of noiseless ancillas is one of the major obstacles to implementing the QEC metrological protocol in practice. Here we successfully lift this requirement by explicitly constructing two types of multi-probe quantum error-correcting codes, where the first one utilizes a negligible amount of ancillas and the second one is ancilla-free. Specifically, we consider Hamiltonian estimation under Markovian noise and show that (i)~when the Heisenberg limit (HL) is achievable, our new codes can achieve the HL and its optimal asymptotic coefficient; (ii)~when only the standard quantum limit (SQL) is achievable (even with arbitrary adaptive quantum strategies), the optimal asymptotic coefficient of the SQL is also achievable by our new codes under slight modifications.
• Abstract（参考訳）: 量子誤差補正(QEC)は理論上、ノイズ量子メートル法において究極の推定限界を達成することができる。 しかし、ノイズ量子メートル法のために設計された既存の量子誤り訂正符号は、一般に同一次元の1つのプローブと1つのノイズのないアンシラの間の絡み合いを利用しており、ノイズのないアンシラの要求は、実際にQECメートル法プロトコルを実装する上での大きな障害の1つである。 ここでは、2種類の多重プローブ量子誤り訂正符号を明示的に構築することにより、この要件を解消し、第1のものは無視可能な量のアンシラを使用し、第2のものはアンシラフリーである。 具体的には、マルコフ雑音下でのハミルトン推定を考察し、そのことを示す。 (i)–ハイゼンベルク極限(HL)が達成可能であれば、我々の新しい符号はHLとその最適漸近係数を達成することができる。 (ii)~標準量子極限(SQL)のみが達成可能である場合(任意の適応量子戦略であっても)、SQLの最適漸近係数は、わずかな修正の下で新しい符号によっても達成可能である。

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