論文の概要: Quantum-Error-Mitigation Circuit Groups for Noisy Quantum Metrology
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.01820v2
- Date: Fri, 7 Apr 2023 01:50:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-10 14:45:34.770237
- Title: Quantum-Error-Mitigation Circuit Groups for Noisy Quantum Metrology
- Title（参考訳）: 雑音量子メソロジーのための量子エラー緩和回路群
- Authors: Yusuke Hama and Hirofumi Nishi
- Abstract要約: 量子技術は、量子コヒーレンスや量子絡み合いのような量子系に固有の性質を利用する。
量子技術は環境との相互作用(デコヒーレンス)に対して脆弱であり、それらを高精度に活用するにはエラー軽減技術を開発する必要がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum technologies work by utilizing properties inherent in quantum systems
such as quantum coherence and quantum entanglement and are expected to be
superior to classical counterparts for solving certain problems in science and
engineering. The quantum technologies are, however, fragile against an
interaction with an environment (decoherence) and in order to utilize them with
high accuracy we need to develop error mitigation techniques which reduce
decoherence effects. In this work, we analyze quantum error mitigation (QEM)
protocol for quantum metrology in the presence of quantum noise. We demonstrate
the effectiveness of our QEM protocol by analyzing three types of quantum
Fisher information (QFI), ideal (error-free) QFI, noisy (erroneous) QFI, and
quantum-error-mitigated QFI, and show both analytically and numerically that
the scaling behaviors of quantum-error-mitigated QFI with respect to the number
of probes become restored to the those exhibited in the ideal quantum
metrology. Our QEM protocol is constructed by an ensemble of quantum circuits,
namely QEM circuit groups, and has advantages such that it can be applied to
noisy quantum metrology for any type of initial state as well as any type of
the probe-system Hamiltonian, and it can be physically implemented in any type
of quantum device. Furthermore, the quantum-error-mitigated QFI become
approximately equal to the ideal QFI for almost any values of physical
quantities to be sensed. Our protocol enables us to use quantum entanglement as
a resource to perform high-sensitive quantum metrology even under the influence
of quantum noise.
- Abstract（参考訳）: 量子技術は、量子コヒーレンスや量子絡み合いのような量子システムに固有の性質を利用して機能し、科学と工学の特定の問題を解決するために古典的な問題よりも優れていると期待されている。
しかし、量子技術は環境との相互作用(デコヒーレンス)に対して脆弱であり、それらを高精度に利用するためにはデコヒーレンス効果を低減するエラー緩和技術を開発する必要がある。
本研究では,量子ノイズの存在下での量子計測のための量子誤差緩和(qem)プロトコルを解析する。
量子フィッシャー情報(QFI)、3種類の量子フィッシャー情報(QFI)、理想(エラーフリー)QFI、ノイズ(誤)QFI、量子エラー緩和QFIを解析し、量子エラー緩和QFIのスケーリング挙動が理想的な量子気象学で示されたものに復元されることを解析的および数値的に示すことにより、QEMプロトコルの有効性を実証する。
我々のQEMプロトコルは量子回路群(すなわちQEM回路群)のアンサンブルで構築されており、任意の種類の初期状態とプローブ系ハミルトニアンに対してノイズの多い量子メートル法に適用できるという利点があり、あらゆる種類の量子デバイスで物理的に実装できる。
さらに、量子エラー緩和QFIは、知覚される物理量のほぼ任意の値に対する理想QFIとほぼ等しい。
提案プロトコルは,量子ノイズの影響下においても高感度な量子メロジを実現するために,量子絡み合わせを資源として利用することができる。
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