論文の概要: Single-shot Quantum Signal Processing Interferometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.13703v1
- Date: Wed, 22 Nov 2023 21:44:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-28 01:08:25.357515
- Title: Single-shot Quantum Signal Processing Interferometry
- Title(参考訳): 単一ショット量子信号処理干渉計
- Authors: Jasmine Sinanan-Singh, Gabriel L. Mintzer, Isaac L. Chuang, Yuan Liu
- Abstract要約: 本稿では,量子力学の基本的限界における量子センシングのための一般アルゴリズム,量子信号処理干渉法(QSPI)を提案する。
我々のQSPIプロトコルは、パラメータ推定を超えた連続可変ボソニックシステムを用いた量子センシングのための統一的なフレームワークを提供する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 3.7482527016282963
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum systems of infinite dimension, such as bosonic oscillators, provide
vast resources for quantum sensing. Yet, a general theory on how to manipulate
such bosonic modes for sensing beyond parameter estimation is unknown. We
present a general algorithmic framework, quantum signal processing
interferometry (QSPI), for quantum sensing at the fundamental limits of quantum
mechanics, i.e., the Heisenberg sensing limit, by generalizing Ramsey-type
interferometry. Our QSPI sensing protocol relies on performing nonlinear
polynomial transformations on the oscillator's quadrature operators by
generalizing quantum signal processing (QSP) from qubits to hybrid
qubit-oscillator systems. We use our QSPI sensing framework to make binary
decisions on a displacement channel in the single-shot limit. Theoretical
analysis suggests the sensing accuracy given a single-shot qubit measurement
can approach the Heisenberg-limit scaling. We further concatenate a series of
such binary decisions to perform parameter estimation in a bit-by-bit fashion.
Numerical simulations are performed to support these statements. Our QSPI
protocol offers a unified framework for quantum sensing using
continuous-variable bosonic systems beyond parameter estimation and establishes
a promising avenue toward efficient and scalable quantum control and quantum
sensing schemes beyond the NISQ era.
- Abstract(参考訳): ボソニック振動子のような無限次元の量子システムは、量子センシングに膨大なリソースを提供する。
しかし、そのようなボソニックモードをパラメータ推定を超えた感覚で操作する方法の一般的な理論は分かっていない。
本稿では,ラムゼー型干渉法を一般化することにより,量子力学の基本極限における量子センシング,すなわちハイゼンベルクセンシング限界に対する量子信号処理干渉法(QSPI)を提案する。
我々のQSPIセンシングプロトコルは、キュービットからハイブリッドキュービットオシレータシステムへの量子信号処理(QSP)を一般化することにより、発振器の二次演算子上の非線形多項式変換を実行することに依存する。
我々は、QSPIセンシングフレームワークを使用して、単発限界における変位チャネル上の二値決定を行う。
理論解析は、シングルショット量子ビット測定がハイゼンベルク-リミットスケーリングに近づくことができることを示唆する。
さらに, パラメータ推定をビット単位で行うために, 一連の二項決定を結合する。
これらの文を支持する数値シミュレーションを行う。
我々のQSPIプロトコルは、パラメータ推定以上の連続可変ボソニックシステムを用いた量子センシングのための統一的なフレームワークを提供し、NISQ時代を超えて、効率的でスケーラブルな量子制御と量子センシングスキームへの有望な道を確立する。
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