論文の概要: Readout error mitigated quantum state tomography tested on superconducting qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.04211v2
• Date: Wed, 24 Jul 2024 14:43:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-07-25 19:40:18.456984
• Title: Readout error mitigated quantum state tomography tested on superconducting qubits
• Title（参考訳）: 超伝導量子ビットを用いた読み出し誤差緩和量子状態トモグラフィ
• Authors: Adrian Skasberg Aasen, Andras Di Giovanni, Hannes Rotzinger, Alexey V. Ustinov, Martin Gärttner,
• Abstract要約: 量子二レベルオブジェクト(量子ビット)からなるシステムで見られる現実的なノイズを補正するための読み出し誤差軽減機能をテストする。 状態トモグラフィーの文脈で読み出し誤差を軽減することにより、この手法は主に読み出しモード、アーキテクチャー、ノイズ源、量子状態非依存となる。 読み出し誤差を低減させるノイズ源を同定し,読み出し回数を最大30倍に削減した。
• 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: Quantum technologies rely heavily on accurate control and reliable readout of quantum systems. Current experiments are limited by numerous sources of noise that can only be partially captured by simple analytical models and additional characterization of the noise sources is required. We test the ability of readout error mitigation to correct realistic noise found in systems composed of quantum two-level objects (qubits). To probe the limit of such methods, we designed a beyond-classical readout error mitigation protocol based on quantum state tomography (QST), which estimates the density matrix of a quantum system, and quantum detector tomography (QDT), which characterizes the measurement procedure. By treating readout error mitigation in the context of state tomography the method becomes largely readout mode-, architecture-, noise source-, and quantum state-independent. We implement this method on a superconducting qubit and evaluate the increase in reconstruction fidelity for QST. We characterize the performance of the method by varying important noise sources, such as suboptimal readout signal amplification, insufficient resonator photon population, off-resonant qubit drive, and effectively shortened $T_1$ and $T_2$ decay times. As a result, we identified noise sources for which readout error mitigation worked well, and observed decreases in readout infidelity by a factor of up to 30.
• Abstract（参考訳）: 量子技術は、量子システムの正確な制御と信頼できる読み出しに大きく依存している。 現在の実験は、単純な解析モデルで部分的にしか捉えられない多くのノイズ源によって制限されており、ノイズ源のさらなる特徴付けが必要である。 量子二レベルオブジェクト(量子ビット)からなるシステムで見られる現実的なノイズを補正するための読み出し誤差軽減機能をテストする。 そこで我々は,量子状態トモグラフィー(QST)と量子検出器トモグラフィー(QDT)を用いて,量子状態トモグラフィー(QST)を推定する手法を考案した。 状態トモグラフィーの文脈で読み出し誤差を軽減することにより、この手法は主に読み出しモード、アーキテクチャー、ノイズ源、量子状態非依存となる。 本手法を超伝導量子ビット上に実装し,QSTの再構成精度の向上を評価する。 提案手法の性能は, 信号増幅, 共振器光子人口の不足, 外部共振量子ビット駆動, 減衰時間を効果的に短縮するなど, 様々な重要なノイズ源によって特徴付けられる。 その結果,読み出し誤差低減効果が良好であったノイズ源を同定し,読み出し不忠実度を最大30倍に低下させた。

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