論文の概要: Quantum Enhancement in Dark Matter Detection with Quantum Computation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.10413v1
- Date: Fri, 17 Nov 2023 09:36:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-20 15:07:58.325511
- Title: Quantum Enhancement in Dark Matter Detection with Quantum Computation
- Title（参考訳）: 量子計算による暗黒物質検出の量子化
- Authors: Shion Chen, Hajime Fukuda, Toshiaki Inada, Takeo Moroi, Tatsumi Nitta,
Thanaporn Sichanugrist
- Abstract要約: 本研究では, 量子ビットを用いた暗黒物質検出実験において, 信号速度を大幅に向上させる新しい手法を提案する。
信号レートが$n_rm q2$に比例し,$n_rm q2$がセンサ量子ビット数であることを示す。
かなりの数のセンサ量子ビットによる暗黒物質検出では、信号速度の大幅な増加が期待できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We propose a novel method to significantly enhance the signal rate in the
qubit-based dark matter detection experiments with the help of quantum
interference. Various quantum sensors possess ideal properties for detecting
wave-like dark matter, and qubits, commonly employed in quantum computers, are
excellent candidates for dark matter detectors. We demonstrate that, by
designing an appropriate quantum circuit to manipulate the qubits, the signal
rate scales proportionally to $n_{\rm q}^2$, with $n_{\rm q}$ being the number
of sensor qubits, rather than linearly with $n_{\rm q}$. Consequently, in the
dark matter detection with a substantial number of sensor qubits, a significant
increase in the signal rate can be expected. We provide a specific example of a
quantum circuit that achieves this enhancement by coherently combining the
phase evolution in each individual qubit due to its interaction with dark
matter. We also demonstrate that the circuit is fault tolerant to de-phasing
noises, a critical quantum noise source in quantum computers. The enhancement
mechanism proposed here is applicable to various modalities for quantum
computers, provided that the quantum operations relevant to enhancing the dark
matter signal can be applied to these devices.
- Abstract（参考訳）: 量子干渉による暗黒物質検出実験において,信号速度を大幅に向上させる新しい手法を提案する。
様々な量子センサーは波状のダークマターを検出するのに理想的な特性を持ち、量子コンピュータで一般的に使用される量子ビットはダークマター検出器の優れた候補である。
我々は、量子ビットを操作するための適切な量子回路を設計することにより、信号レートは$n_{\rm q}^2$に比例し、$n_{\rm q}$は$n_{\rm q}$の線形ではなくセンサ量子ビットの数であることを示す。
その結果、かなりの数のセンサ量子ビットによる暗黒物質検出では、信号速度が大幅に増加することが期待できる。
暗黒物質との相互作用により各量子ビットの位相進化をコヒーレントに組み合わせることで、この拡張を実現する量子回路の具体例を示す。
また、回路は量子コンピュータにおける臨界量子ノイズ源である劣化ノイズに耐性があることを実証した。
ここで提案する拡張機構は、ダークマター信号の増幅に関連する量子演算をこれらのデバイスに適用できるため、量子コンピュータの様々なモードに適用できる。
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