論文の概要: Universal framework for simultaneous tomography of quantum states and SPAM noise
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.15648v5
- Date: Thu, 18 Jul 2024 16:21:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-20 00:12:03.742605
- Title: Universal framework for simultaneous tomography of quantum states and SPAM noise
- Title（参考訳）: 量子状態とSPAMノイズの同時トモグラフィのための普遍的枠組み
- Authors: Abhijith Jayakumar, Stefano Chessa, Carleton Coffrin, Andrey Y. Lokhov, Marc Vuffray, Sidhant Misra,
- Abstract要約: 本稿では,量子状態と測定ノイズの同時トモグラフィーを行うアルゴリズムを提案する。
本手法は、ユニタリ演算によって誘導される線形作用素空間の特性の解析に基づく。
一般の場合、このゲージ自由度は避けられないが、状態やノイズ特性に関する事前の知識を用いて、この縮退性を破ることができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.446060024278658
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present a general denoising algorithm for performing simultaneous tomography of quantum states and measurement noise. This algorithm allows us to fully characterize state preparation and measurement (SPAM) errors present in any quantum system. Our method is based on the analysis of the properties of the linear operator space induced by unitary operations. Given any quantum system with a noisy measurement apparatus, our method can output the quantum state and the noise matrix of the detector up to a single gauge degree of freedom. We show that this gauge freedom is unavoidable in the general case, but this degeneracy can be generally broken using prior knowledge on the state or noise properties, thus fixing the gauge for several types of state-noise combinations with no assumptions about noise strength. Such combinations include pure quantum states with arbitrarily correlated errors, and arbitrary states with block independent errors. This framework can further use available prior information about the setting to systematically reduce the number of observations and measurements required for state and noise detection. Our method effectively generalizes existing approaches to the problem, and includes as special cases common settings considered in the literature requiring an uncorrelated or invertible noise matrix, or specific probe states.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,量子状態と測定ノイズの同時トモグラフィを実現するための一般的なデノゲーションアルゴリズムを提案する。
このアルゴリズムにより、任意の量子系に存在する状態準備測定(SPAM)誤差を完全に特徴づけることができる。
本手法は、ユニタリ演算によって誘導される線形作用素空間の特性の解析に基づく。
ノイズ測定装置を備えた任意の量子系が与えられた場合、本手法は検出器の量子状態とノイズ行列を1ゲージ自由度まで出力することができる。
一般の場合、このゲージ自由度は避けられないが、この縮退性は、状態やノイズ特性に関する事前の知識を用いて、一般に破壊されうるので、雑音強度に関する仮定なしに、いくつかの種類の状態-雑音の組み合わせに対してゲージを固定することができる。
このような組み合わせには、任意に相関したエラーを持つ純粋量子状態と、独立なエラーをブロックする任意の状態が含まれる。
このフレームワークは、設定に関する事前情報をさらに活用して、状態検出やノイズ検出に必要な観測と測定の数を体系的に削減することができる。
本手法は,問題に対する既存のアプローチを効果的に一般化し,非相関的あるいは可逆的なノイズ行列,あるいは特定のプローブ状態を必要とする文献で考慮される一般的な設定を含む。
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