論文の概要: Photonic quantum metrology with variational quantum optical non-linearities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.09841v2
• Date: Wed, 7 Feb 2024 08:29:51 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-08 20:14:21.636188
• Title: Photonic quantum metrology with variational quantum optical non-linearities
• Title（参考訳）: 変分量子光非線形性を持つフォトニック量子メソロジー
• Authors: A. Mu\~noz de las Heras, C. Tabares, J. T. Schneider, L. Tagliacozzo, D. Porras and A. Gonz\'alez-Tudela
• Abstract要約: フォトニック量子メートル法は、古典的精度限界を超える未知のパラメータを測定するために、光の量子状態を利用する。 現在のプロトコルはスケーラビリティを妨げる2つの厳しい制限に悩まされている。 本稿では,量子光学的非線形性と変分量子アルゴリズムを組み合わせた決定論的プロトコルを開発する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Photonic quantum metrology harnesses quantum states of light, such as NOON or Twin-Fock states, to measure unknown parameters beyond classical precision limits. Current protocols suffer from two severe limitations that preclude their scalability: the exponential decrease in fidelities (or probabilities) when generating states with large photon numbers due to gate errors, and the increased sensitivity of such states to noise. Here, we develop a deterministic protocol combining quantum optical non-linearities and variational quantum algorithms that provides a substantial improvement on both fronts. First, we show how the variational protocol can generate metrologically-relevant states with a small number of operations which does not significantly depend on photon-number, resulting in exponential improvements in fidelities when gate errors are considered. Second, we show that such states offer a better robustness to noise compared to other states in the literature. Since our protocol harnesses interactions already appearing in state-of-the-art setups, such as cavity QED, we expect that it will lead to more scalable photonic quantum metrology in the near future.
• Abstract（参考訳）: フォトニック量子メートル法は、NOONやツインフォック状態のような光の量子状態を利用して、古典的な精度限界を超える未知のパラメータを測定する。 現在のプロトコルでは、ゲートエラーによって大きな光子数を持つ状態を生成する際のフィデリティ(または確率)の指数関数的な減少と、ノイズに対する状態の感度の増大という、2つの厳しい制限に苦しめられている。 本稿では,量子光学的非線形性と変分量子アルゴリズムを組み合わせた決定論的プロトコルを開発し,両面の大幅な改善を実現する。 まず,変分プロトコルが光子数に依存しない少ない演算数でmetrologically-relevant stateを生成する方法を示し,ゲートエラーを考慮した場合のフィデリティが指数関数的に向上することを示す。 第2に,このような状態は,文献の他の状態と比較して,雑音に対するロバスト性が向上することを示す。 我々のプロトコルは、空洞QEDのような最先端の装置で既に見られる相互作用を利用するので、近い将来、よりスケーラブルなフォトニック量子メートル法がもたらされることを期待する。

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