論文の概要: Qubit fidelity under stochastic Schr\"odinger equations driven by colored noise

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.11758v1
• Date: Mon, 22 Jan 2024 08:38:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-23 14:46:27.533939
• Title: Qubit fidelity under stochastic Schr\"odinger equations driven by colored noise
• Title（参考訳）: 色付き雑音によって駆動される確率的シュリンガー方程式の量子忠実度
• Authors: Robert de Keijzer, Luke Visser, Oliver Tse, Servaas Kokkelmans
• Abstract要約: 制御量子系のノイズは一般的に散逸的リンドブラッド方程式によってモデル化される。 すべてのノイズがパワースペクトル密度に等しく寄与するホワイトノイズは、現実的なノイズプロファイルではない。 重要なシュル・オーディンガー方程式のケースによって駆動される量子ビット忠実度の完全分布の解法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Environmental noise on a controlled quantum system is generally modeled by a dissipative Lindblad equation. This equation describes the average state of the system via the density matrix $\rho$. One way of deriving this Lindblad equation is by introducing a stochastic operator evolving under white noise in the Schr\"odinger equation. However, white noise, where all noise frequencies contribute equally in the power spectral density, is not a realistic noise profile as lower frequencies generally dominate the spectrum. Furthermore, the Lindblad equation does not fully describe the system as a density matrix $\rho$ does not uniquely describe a probabilistic ensemble of pure states $\{\psi_j\}_j$. In this work, we introduce a method for solving for the full distribution of qubit fidelity driven by important stochastic Schr\"odinger equation cases, where qubits evolve under more realistic noise profiles, e.g. Ornstein-Uhlenbeck noise. This allows for predictions of the mean, variance, and higher-order moments of the fidelities of these qubits, which can be of value when deciding on the allowed noise levels for future quantum computing systems, e.g. deciding what quality of control systems to procure. Furthermore, these methods will prove to be integral in the optimal control of qubit states under (classical) control system noise.
• Abstract（参考訳）: 制御された量子系の環境ノイズは一般に散逸リンドブラッド方程式によってモデル化される。 この方程式は密度行列 $\rho$ を介して系の平均状態を記述する。 このリンドブラッド方程式を導出する一つの方法は、シュリンガー方程式において白色雑音の下で進化する確率作用素を導入することである。 しかし、すべてのノイズ周波数がパワースペクトル密度に等しく寄与するホワイトノイズは、一般的に低周波がスペクトルを支配するため、現実的なノイズプロファイルではない。 さらにリンドブラッド方程式は系を密度行列 $\rho$ として完全に記述していないが、純粋状態 $\{\psi_j\}_j$ の確率的アンサンブルを一意に記述していない。 本稿では,量子ビットがより現実的な雑音プロファイル,例えばオーンシュタイン・ウレンベック雑音下で進化する,重要な確率シュレーディンガー方程式によって駆動される量子ビット忠実度分布の完全分布の解法を提案する。 これにより、これらの量子ビットの平均、分散、高次モーメントの予測が可能となり、将来の量子コンピューティングシステムにおいて許容されるノイズレベルを決定するときに、例えば、制御システムのどの品質を調達するかを決定するのに価値がある。 さらに、これらの手法は(古典的)制御系ノイズ下での量子状態の最適制御に不可欠であることが証明される。

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