論文の概要: Identifiability and Characterization of Transmon Qutrits Through Bayesian Experimental Design
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.10233v2
- Date: Sat, 13 Apr 2024 05:54:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-16 22:57:53.078057
- Title: Identifiability and Characterization of Transmon Qutrits Through Bayesian Experimental Design
- Title（参考訳）: バイジアン実験設計によるトランスモン化合物の同定とキャラクタリゼーション
- Authors: Sohail Reddy,
- Abstract要約: クォート系の量子特性評価のためのオンラインベイズ的手法を提案する。
パラメータの点推定を行うほとんどの評価プロトコルとは異なり、提案手法は確率分布を推定することができる。
モデルパラメータの理論的同定可能性の数学的証明と,パラメータが同定可能な量子状態に関する条件を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Robust control of a quantum system is essential to utilize the current noisy quantum hardware to their full potential, such as quantum algorithms. To achieve such a goal, systematic search for an optimal control for any given experiment is essential. Design of optimal control pulses require accurate numerical models, and therefore, accurate characterization of the system parameters. We present an online, Bayesian approach for quantum characterization of qutrit systems which automatically and systematically identifies the optimal experiments that provide maximum information on the system parameters, thereby greatly reducing the number of experiments that need to be performed on the quantum testbed. Unlike most characterization protocols that provide point-estimates of the parameters, the proposed approach is able to estimate their probability distribution. The applicability of the Bayesian experimental design technique was demonstrated on test problems where each experiment was defined by a parameterized control pulse. In addition to this, we also presented an approach for iterative pulse extension which is robust under uncertainties in transition frequencies and coherence times, and shot noise, despite being initialized with wide uninformative priors. Furthermore, we provide a mathematical proof of the theoretical identifiability of the model parameters and present conditions on the quantum state under which the parameters are identifiable. The proof and conditions for identifiability are presented for both closed and open quantum systems using the Schroedinger equation and the Lindblad master equation respectively.
- Abstract（参考訳）: 量子システムのロバスト制御は、現在のノイズの多い量子ハードウェアを量子アルゴリズムのような完全なポテンシャルに活用するために不可欠である。
このような目的を達成するためには、任意の実験に対して最適な制御を体系的に探索することが不可欠である。
最適制御パルスの設計には正確な数値モデルが必要である。
我々は,量子テストベッド上で行う必要のある実験の数を大幅に削減し,システムパラメータの最大情報を提供する最適実験を自動的かつ体系的に同定する,キュートリットシステムの量子特性評価のためのオンラインベイズ的手法を提案する。
パラメータの点推定を行うほとんどの評価プロトコルとは異なり、提案手法は確率分布を推定することができる。
パラメータ化制御パルスにより各実験が定義される試験問題に対してベイズ実験設計法の適用性を示した。
さらに,遷移周波数やコヒーレンス時間,ショットノイズなどの不確実性に頑健な反復パルス拡張手法も提案した。
さらに、モデルパラメータの理論的識別可能性の数学的証明と、パラメータが特定可能な量子状態に関する状態を示す。
同定可能性の証明と条件は、シュレーディンガー方程式とリンドブラッドマスター方程式を用いて、閉じた量子系と開量子系の両方に対してそれぞれ提示される。
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