論文の概要: Bayesian estimation for collisional thermometry and time-optimal
holonomic quantum computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.10175v1
- Date: Sun, 16 Jul 2023 17:46:13 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-20 13:01:21.622321
- Title: Bayesian estimation for collisional thermometry and time-optimal
holonomic quantum computation
- Title（参考訳）: 衝突温度測定と時間最適ホロノミック量子計算のためのベイズ推定
- Authors: Gabriel O. Alves
- Abstract要約: 前半では、量子温度測定の問題にベイズ形式がどう導入できるかを考察する。
論文の最後の部分では、非断熱的ホロノミック計算の問題にアプローチする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this thesis we deal with two different topics. In the first half we
investigate how the Bayesian formalism can be introduced into the problem of
quantum thermometry -- a field which exploits the high level of control in
coherent devices to offer enhanced precision for temperature estimation. In
particular, we investigate concrete estimation strategies, with focus on
collisional thermometry, a protocol where a series of ancillae are sent
sequentially to probe the system's temperature. We put forth a complete
framework for analyzing collisional thermometry using Bayesian inference. The
approach is easily implementable and experimentally friendly. Moreover, it is
guaranteed to always saturate the Cram\'er-Rao bound in the long-time limit.
Subtleties concerning the prior information about the system's temperature are
also discussed and analyzed in terms of a modified Cram\'er-Rao bound
associated with Van Trees and Sch\"utzenberger.
Meanwhile, in the last part of the thesis we approach the problem of
non-adiabatic holonomic computation. Namely, we investigate the implementation
based on $\Lambda$-systems. It is known that a three-level system can be used
in a $\Lambda$-type configuration in order to construct a universal set of
quantum gates through the use of non-Abelian nonadiabatic geometrical phases.
Such construction allows for high-speed operation times which diminish the
effects of decoherence. This might be, however, accompanied by a breakdown of
the validity of the rotating-wave approximation (RWA) due to the comparable
timescale between counter-rotating terms and the pulse length, which greatly
affects the dynamics. Here, we investigate the trade-off between dissipative
effects and the RWA validity, obtaining the optimal regime for the operation of
the holonomic quantum gates.
- Abstract（参考訳）: この論文では2つの異なるトピックを取り扱う。
前半では、コヒーレントデバイスにおける高レベルの制御を利用して温度推定の精度を高める量子温度測定の問題にベイズ形式がどのように導入されるかを検討する。
特に,アシラを連続的に送ってシステムの温度を調査するプロトコルである衝突熱量測定に焦点をあてて,具体的な推定方法を検討する。
ベイズ推定を用いた衝突熱測定の完全な枠組みを考案した。
このアプローチは容易に実装でき、実験的にフレンドリーです。
さらに、Clam\'er-Rao 境界を長時間の極限で常に飽和させることが保証されている。
システムの温度に関する以前の情報についても、Van Trees と Sch\'utzenberger に付随する改良された Cram\'er-Rao 境界の観点から議論し、分析する。
一方,論文の最終部では,非断熱ホロノミック計算の問題にアプローチする。
具体的には,$\Lambda$-systemsに基づく実装について検討する。
3段階の系は、非可換非断熱幾何学的位相を用いて量子ゲートの普遍的な集合を構築するために、$\lambda$-型構成で使うことができることが知られている。
このような構造により、デコヒーレンスの影響を減少させる高速動作が可能となる。
しかし、回転波近似(RWA)の妥当性の低下は、反回転項とパルス長の時間スケールに匹敵するものであり、ダイナミクスに大きな影響を及ぼす可能性がある。
本稿では, 散逸効果とRWA妥当性のトレードオフについて検討し, ホロノミック量子ゲートの動作に最適な状態を求める。
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