論文の概要: Quantum hypothesis testing via robust quantum control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.05592v1
• Date: Mon, 11 Sep 2023 16:19:41 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-12 11:50:37.061980
• Title: Quantum hypothesis testing via robust quantum control
• Title（参考訳）: 頑健な量子制御による量子仮説テスト
• Authors: Han Xu, Benran Wang, Haidong Yuan and Xin Wang
• Abstract要約: 信号雑音の範囲に最適化されたロバスト制御手法を導入し, 既定耐久窓を超える優れたロバスト性を示す。 平均的に、最適制御とロバスト制御は、様々なデファス化や崩壊率に対する制御されていないスキームよりも改善されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.087946804627284
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum hypothesis testing plays a pivotal role in quantum technologies, making decisions or drawing conclusions about quantum systems based on observed data. Recently, quantum control techniques have been successfully applied to quantum hypothesis testing, enabling the reduction of error probabilities in the task of distinguishing magnetic fields in presence of environmental noise. In real-world physical systems, such control is prone to various channels of inaccuracies. Therefore improving the robustness of quantum control in the context of quantum hypothesis testing is crucial. In this work, we utilize optimal control methods to compare scenarios with and without accounting for the effects of signal frequency inaccuracies. For parallel dephasing and spontaneous emission, the optimal control inherently demonstrates a certain level of robustness, while in the case of transverse dephasing with an imperfect signal, it may result in a higher error probability compared to the uncontrolled scheme. To overcome these limitations, we introduce a robust control approach optimized for a range of signal noise, demonstrating superior robustness beyond the predefined tolerance window. On average, both the optimal control and robust control show improvements over the uncontrolled schemes for various dephasing or decay rates, with the robust control yielding the lowest error probability.
• Abstract（参考訳）: 量子仮説テストは、量子技術において重要な役割を担い、観測されたデータに基づいて量子システムに関する決定や結論を導き出す。 近年、量子制御技術が量子仮説テストにうまく応用され、環境騒音下で磁場を識別するタスクにおける誤差確率の低減が可能となった。 現実世界の物理システムでは、そのような制御は様々な不正確なチャネルに影響を及ぼす。 したがって、量子仮説テストの文脈における量子制御の堅牢性を改善することが重要である。 本研究では,信号周波数不正確性の影響を考慮せずに,最適制御手法を用いてシナリオを比較する。 並列デファスメントと自発的エミッションでは、最適制御は本質的に一定のレベルのロバスト性を示すが、不完全な信号で横デファスを行う場合、制御されていないスキームよりも高いエラー確率をもたらす可能性がある。 これらの制約を克服するために,信号ノイズに最適化したロバスト制御手法を導入し,事前定義された許容窓を超えるロバスト性を示す。 平均して、最適制御とロバスト制御は、様々なデファスメントまたは減衰率の非制御スキームよりも改善を示し、ロバスト制御は最も低いエラー確率をもたらす。

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