論文の概要: Unitary quantum process tomography with unreliable pure input states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.07867v1
- Date: Tue, 13 Jun 2023 15:54:39 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-14 13:03:51.494970
- Title: Unitary quantum process tomography with unreliable pure input states
- Title（参考訳）: 信頼できない純入力状態を持つユニタリ量子プロセストモグラフィ
- Authors: Fran\c{c}ois Verdeil and Yannick Deville
- Abstract要約: 量子プロセストモグラフィ(QPT)法は、与えられた量子プロセスを特定することを目的としている。
我々はQPTを理論的に可能とする任意の入力状態に対してアルゴリズムを導入する。
我々は、シミュレーションデータと実験の両方を用いて、捕捉されたイオン量子ビットコンピュータ上のCNOTゲートを同定するアルゴリズムをテストする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.9746724603067647
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum process tomography (QPT) methods aim at identifying a given quantum
process. The present paper focuses on the estimation of a unitary process. This
class is of particular interest because quantum mechanics postulates that the
evolution of any closed quantum system is described by a unitary
transformation. The standard approach of QTP is to measure copies of a
particular set of predetermined (generally pure) states after they have been
modified by the process to be identified. The main problem with this setup is
that preparing an input state and setting it precisely to a predetermined value
is challenging and thus yields errors. These errors can be decomposed into a
sum of centred errors (i.e. whose average on all the copies is zero) and
systematic errors that are the same on all the copies, the latter is often the
main source of error in QPT. The algorithm we introduce in the current paper
works for any input states that make QPT theoretically possible. The fact that
we do not require the input states to be precisely set to predetermined values
means that we can use a trick to remove the issue of systematic errors by
considering that some states are unknown but measured before they go through
the process to be identified. We achieve this by splitting the copies of each
input state into several groups and measuring the copies of the $k$-th group
after they have successively been transferred through $k$ instances of the
process to be identified (each copy of each input state is only measured once).
Using this trick we can compute estimates of the measured states before and
after they go through the process without using the knowledge we might have on
the initial states. We test our algorithm both on simulated data and
experimentally to identify a CNOT gate on a trapped-ions qubit quantum
computer.
- Abstract（参考訳）: 量子プロセストモグラフィ(QPT)法は、与えられた量子プロセスを特定することを目的としている。
本稿では,一元的プロセスの推定に焦点をあてる。
なぜなら、量子力学は任意の閉量子系の進化はユニタリ変換によって記述されると仮定しているからである。
QTPの標準的なアプローチは、特定されるプロセスによって修正された後、所定の(一般に純粋な)状態の特定のセットのコピーを測定することである。
この設定の主な問題は、入力状態を作成して所定の値に正確に設定することが困難であり、エラーが発生することである。
これらのエラーは、中心となるエラー(すなわち、すべてのコピーの平均がゼロである)と、すべてのコピーで同じである系統的エラーの合計に分解することができる。
本稿で紹介するアルゴリズムは,QPTを理論的に可能な任意の入力状態に対して有効である。
入力状態が所定の値に正確に設定される必要がないという事実は、いくつかの状態が未知であるが、特定されるプロセスを通過する前に測定されることを考慮して、体系的なエラーの問題を除去するためにトリックを使用することができることを意味する。
我々は、各入力状態のコピーを複数のグループに分割し、識別するプロセスの$k$インスタンスを通して連続的に転送された後、$k$-th groupのコピーを測定する(各入力状態のコピーは一度だけ測定される)。
このトリックを使うことで、初期状態に関する知識を使わずに、プロセスの前後で測定された状態の推定を計算することができる。
シミュレーションデータと実験データの両方でアルゴリズムをテストし、閉じ込められたイオン量子コンピュータ上のcnotゲートを同定する。
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