論文の概要: Single-shot Quantum Signal Processing Interferometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.13703v2
- Date: Sat, 13 Jul 2024 19:00:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-17 02:44:20.796007
- 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、量子センシングのための一般的なアルゴリズムフレームワーク、量子信号処理干渉法(QSPI)を提案する。
我々は、QSPIセンシングフレームワークを使用して、単一ショット限界における変位チャネル上の効率的なバイナリ決定を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.431120541553662
- 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 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 efficient binary decisions on a displacement channel in the single-shot limit. Theoretical analysis suggests the sensing accuracy, given a single-shot qubit measurement, scales inversely with the sensing time or circuit depth of the algorithm. 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）: ボゾン振動子のような無限次元の量子系は、量子センシングのための膨大な資源を提供する。
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,ラムゼー型干渉計を一般化し,量子力学の基本極限における量子センシングのための一般アルゴリズムである量子信号処理干渉計(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している。
我々は、QSPIセンシングフレームワークを使用して、単一ショット限界における変位チャネル上の効率的なバイナリ決定を行う。
理論的解析は、シングルショットキュービットの測定が与えられた場合、検出時間やアルゴリズムの回路深度と逆スケールすることを示している。
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。
これらの主張を裏付け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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