論文の概要: Quantum metrology in the finite-sample regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06370v1
- Date: Wed, 12 Jul 2023 18:00:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-14 16:47:14.671228
- Title: Quantum metrology in the finite-sample regime
- Title（参考訳）: 有限サンプルレジームにおける量子計測
- Authors: Johannes Jakob Meyer, Sumeet Khatri, Daniel Stilck Fran\c{c}a, Jens
Eisert and Philippe Faist
- Abstract要約: 量子気象学において、未知のパラメータを推定する最終的な精度は、しばしばクラムエル・ラオ境界で記述される。
本稿では,所定の精度で推定値を得る確率でプロトコルの品質を定量化することを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6299766708197883
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In quantum metrology, one of the major applications of quantum technologies,
the ultimate precision of estimating an unknown parameter is often stated in
terms of the Cram\'er-Rao bound. Yet, the latter is no longer guaranteed to
carry an operational meaning in the regime where few measurement samples are
obtained, which we illustrate through a simple example. We instead propose to
quantify the quality of a metrology protocol by the probability of obtaining an
estimate with a given accuracy. This approach, which we refer to as probably
approximately correct (PAC) metrology, ensures operational significance in the
finite-sample regime. The accuracy guarantees hold for any value of the unknown
parameter, unlike the Cram\'er-Rao bound which assumes it is approximately
known. We establish a strong connection to multi-hypothesis testing with
quantum states, which allows us to derive an analogue of the Cram\'er-Rao bound
which contains explicit corrections relevant to the finite-sample regime. We
further study the asymptotic behavior of the success probability of the
estimation procedure for many copies of the state and apply our framework to
the example task of phase estimation with an ensemble of spin-1/2 particles.
Overall, our operational approach allows the study of quantum metrology in the
finite-sample regime and opens up a plethora of new avenues for research at the
interface of quantum information theory and quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: 量子計測学において、量子技術の主要な応用の一つとして、未知のパラメータを推定する究極の精度は、しばしばクレーア・ラオ境界によって記述される。
しかし、後者は、測定サンプルがほとんど得られない体制において、操作的な意味を持つことが保証されなくなり、簡単な例で示される。
そこで我々は,所定の精度で推定値を得る確率によって,気象プロトコルの品質を定量化する手法を提案する。
このアプローチは、おそらくほぼ正しい(pac)メトロロジーと呼ばれ、有限サンプルレジームにおける操作的重要性を保証する。
精度は未知のパラメータの任意の値の保持を保証するが、Clam\'er-Rao 境界はそれがほぼ知られていると仮定している。
量子状態による多仮説テストとの強い関係を確立し、有限サンプル状態に関連する明示的な補正を含むクラム・ラーオ境界の類似を導出することができる。
さらに、状態の多くのコピーに対する推定手順の成功確率の漸近的挙動を考察し、スピン-1/2粒子のアンサンブルを用いた位相推定の例にフレームワークを適用した。
全体として、我々の運用アプローチは、有限サンプル状態における量子メトロジーの研究を可能にし、量子情報理論と量子メトロジーのインターフェースで研究するための多くの新しい道を開く。
関連論文リスト
- Optimal estimation of pure states with displaced-null measurements [0.0]
純粋量子状態の未知パラメータを推定する問題を再検討する。
本研究では,実験者が真のシステム状態に近いベクトルを含む基準で測定することを目指すヌル測度戦略について検討する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-10T16:46:24Z) - Quantum Conformal Prediction for Reliable Uncertainty Quantification in
Quantum Machine Learning [47.991114317813555]
量子モデルは暗黙の確率予測器を実装し、測定ショットを通じて各入力に対して複数のランダムな決定を生成する。
本稿では、そのようなランダム性を利用して、モデルの不確実性を確実に捉えることができる分類と回帰の両方の予測セットを定義することを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-06T22:05:21Z) - Importance sampling for stochastic quantum simulations [68.8204255655161]
我々は、係数に応じてハミルトン式からサンプリングしてランダムな積公式を構築するqDriftプロトコルを導入する。
サンプリング段階における個別のシミュレーションコストを考慮し、同じ精度でシミュレーションコストを削減可能であることを示す。
格子核効果場理論を用いて数値シミュレーションを行った結果, 実験結果が得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-12T15:06:32Z) - Improved Quantum Algorithms for Fidelity Estimation [77.34726150561087]
証明可能な性能保証を伴う忠実度推定のための新しい,効率的な量子アルゴリズムを開発した。
我々のアルゴリズムは量子特異値変換のような高度な量子線型代数技術を用いる。
任意の非自明な定数加算精度に対する忠実度推定は一般に困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-30T02:02:16Z) - Dual-Frequency Quantum Phase Estimation Mitigates the Spectral Leakage
of Quantum Algorithms [76.15799379604898]
量子位相推定は、レコード長の逆数が未知の位相の整数倍でない場合にスペクトルリークに悩まされる。
複数のサンプルが利用できるとき,クレーマー・ラオ境界に近づいた二重周波数推定器を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-23T17:20:34Z) - Transmission Estimation at the Fundamental Quantum Cram\'er-Rao Bound
with Macroscopic Quantum Light [0.0]
必要な精度で測定を行うことが可能であることを示す。
伝送レベルの最大84%に対して、伝送推定のばらつきにおいて、最適な古典的プロトコルよりも62%削減されていることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-21T21:50:24Z) - Preparing random states and benchmarking with many-body quantum chaos [48.044162981804526]
時間に依存しないハミルトン力学の下で自然にランダム状態アンサンブルの出現を予測し、実験的に観察する方法を示す。
観測されたランダムアンサンブルは射影測定から現れ、より大きな量子系のサブシステムの間に構築された普遍的相関に密接に関連している。
我々の研究は、量子力学におけるランダム性を理解するための意味を持ち、より広い文脈でのこの概念の適用を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-05T08:32:43Z) - Efficient qubit phase estimation using adaptive measurements [0.0]
物理系の量子位相を推定することは、量子パラメータ推定理論における中心的な問題である。
量子位相を推定する現在の方法では、量子クラム・ラオ境界に達することができない。
この問題を回避するために,共変量測定に基づく新しい適応方式を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-21T02:43:47Z) - Estimation of pure quantum states in high dimension at the limit of
quantum accuracy through complex optimization and statistical inference [0.0]
量子トモグラフィーは、量子状態、プロセス、デバイスを評価するための重要なツールとなっている。
単一2次元量子系適応法の混合状態の場合, 林, ギル, マッサーによる理論的精度限界を達成するために, 最近導入されている。
本稿では、適応トモグラフィー法を提案し、数値シミュレーションを通して、高次元の純量子状態の基本的な精度にアプローチすることは困難であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-02T21:33:16Z) - Quantum Fisher information measurement and verification of the quantum
Cram\'er-Rao bound in a solid-state qubit [11.87072483257275]
固体スピン系の位相推定において,量子クラムエルラオ境界近傍の飽和を実験的に実証した。
これは、位相推定における実験的不確実性と関連する量子フィッシャー情報の独立測定を比較することで達成される。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-03-18T17:51:06Z) - Direct estimation of quantum coherence by collective measurements [54.97898890263183]
量子状態におけるコヒーレンス量を推定するための集合的測定手法を提案する。
本手法は、トモグラフィーや適応計測に基づいて、他の推定方法よりも優れている。
本手法は,光子を用いて実験的に実装することで,今日の技術で利用できることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-06T03:50:42Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。