論文の概要: Error channels in quantum nondemolition measurements on spin systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.14103v1
- Date: Wed, 26 Jul 2023 11:01:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-27 12:37:08.777292
- Title: Error channels in quantum nondemolition measurements on spin systems
- Title（参考訳）: スピン系上の量子非退化測定における誤差チャネル
- Authors: Benjamin Joecker, Holly G. Stemp, Irene Fern\'andez de Fuentes, Mark
A. I. Johnson, Andrea Morello
- Abstract要約: 量子非破壊測定(QND)は、量子情報処理の貴重な資源である。
反復QND測定は、基礎となる単発測定が低忠実度であっても、キュービットの準備と測定の忠実度を高めることができる。
モデルスピン量子ビット系における完全QND測定の偏差から生じる誤差の理解と定量化のための理論的枠組みを開発する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum nondemolition (QND) measurements are a precious resource for quantum
information processing. Repetitive QND measurements can boost the fidelity of
qubit preparation and measurement, even when the underlying single-shot
measurements are of low fidelity. However, this fidelity boost is limited by
the degree in which the physical system allows for a truly QND process --
slight deviations from ideal QND measurement result in bit flip errors
(`quantum jumps') if the measurement is repeated too often. Here, we develop a
theoretical framework to understand and quantify the resulting error arising
from deviation from perfect QND measurement in model spin qubit systems. We
first develop our model on the ubiquitous example of exchange-coupled electron
spins qubits tunnel-coupled to a charge reservoir. We then extend it to
electron-nuclear spin systems, to illustrate the crucial similarities and
differences between the two limits. Applied to the well-understood platform of
a donor nuclear spin in silicon, the model shows excellent agreement with
experiments. For added generality, we conclude the work by considering the
effect of anisotropic spin couplings.
- Abstract（参考訳）: 量子非破壊測定(QND)は、量子情報処理の貴重な資源である。
反復QND測定は、基礎となる単発測定が低忠実度であっても、キュービットの準備と測定の忠実度を高めることができる。
しかし、この忠実度向上は、物理系が真にQND過程を許容する程度によって制限される - 理想的なQND測定から逸脱すると、測定が繰り返し過ぎるとビットフリップエラー(「量子ジャンプ」)が発生する。
そこで我々は,モデルスピン量子ビット系における完全QND測定の偏差から生じる誤差を理解し,定量化する理論的枠組みを開発する。
まず,交換結合電子スピン qubits tunnel-coupled to a charge reservoir のユビキタスな例に基づくモデルを開発した。
次に電子-核スピン系に拡張し、2つの限界の間の重要な類似性と相違を説明する。
シリコン中のドナー核スピンのよく理解されたプラットフォームに適用すると、このモデルは実験と良好な一致を示す。
付加一般性については、異方性スピンカップリングの効果を考慮して研究を終える。
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