論文の概要: Limits of noisy quantum metrology with restricted quantum controls
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18765v1
- Date: Thu, 29 Feb 2024 00:18:57 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-03-01 16:31:52.626532
- Title: Limits of noisy quantum metrology with restricted quantum controls
- Title（参考訳）: 制限量子制御による雑音量子メトロロジーの限界
- Authors: Sisi Zhou
- Abstract要約: ハイゼンベルク極限と標準量子極限は推定精度のスケーリングを記述する。
HLは、ユニタリ制御しか利用できない有限サイズのデバイスでは達成できない。
- 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: The Heisenberg limit (HL) and the standard quantum limit (SQL) are two
quantum metrological limits, which describe the scalings of estimation
precision $\Delta \hat\theta$ of an unknown parameter $\theta$ with respect to
$n$, the number of one-parameter quantum channels applied. It was known that
the HL ($\Delta \hat\theta \propto 1/n$) is achievable using quantum error
correction (QEC) strategies when the ``Hamiltonian-not-in-Kraus-span'' (HNKS)
condition is satisfied; and when HNKS is violated, the SQL ($\Delta \hat\theta
\propto 1/n^{1/2}$) is optimal and can be achieved with $n$ repeated
measurements. However, it is unknown whether such limits are still achievable
using restricted quantum devices where the required QEC operations are not
available -- e.g., finite-size devices where only unitary controls are
available or where noiseless ancilla is not available. In this work, we
identify various new noisy metrological limits for estimating one-parameter
qubit channels in different settings with restricted controls. The HL is proven
to be unattainable in these cases, indicating the necessity of QEC in achieving
the HL. Furthermore, we find a necessary and sufficient condition for qubit
channels to attain the SQL, called the
``rotation-generators-not-in-Kraus-span'' (RGNKS) condition. When RGNKS is
satisfied, the SQL is achievable using only unitary controls and a single
measurement. When RGNKS is violated, the estimation precision (in most cases)
has a constant floor when repeated measurements are not allowed. Demonstration
of this separation in metrological powers is within reach of current quantum
technologies.
- Abstract（参考訳）: ハイゼンベルク極限 (heisenberg limit, hl) と標準量子極限 (standard quantum limit, sql) は、推定精度のスケーリングを記述した2つの量子メトロロジー極限であり、未知のパラメータ $\theta$ に対して 1 パラメータの量子チャネルの数である $n$ に対して$\delta \hat\theta$ である。
HL ($\Delta \hat\theta \propto 1/n$) は 'HNKS' 条件が満たされたときに量子誤り補正(QEC)戦略を用いて達成可能であることが知られており、HNKS が違反した場合、SQL ($\Delta \hat\theta \propto 1/n^{1/2}$) は最適であり、n$ の繰り返し測定で達成できる。
しかし、そのような制限が、必要となるQEC操作が利用できない制限量子デバイス(例えば、ユニタリ制御しか利用できない有限サイズのデバイスや、ノイズのないアンシラが利用できないようなデバイス)で達成できるかどうかは不明である。
本研究では,1パラメータのキュービットチャネルを制限された制御で異なる設定で推定するための,様々なノイズのあるメソジカル限界を同定する。
HLはこれらのケースでは達成不可能であることが証明され、HLを達成する上でQECの必要性が示唆された。
さらに, キュービットチャネルがSQLを実現するために必要な条件として, ‘rotation-generators-not-in-Kraus-span' (RGNKS) 条件がある。
RGNKSが満たされると、SQLはユニタリ制御と1つの測定だけを使用して達成される。
RGNKSが破られた場合、推定精度(ほとんどの場合)は繰り返し測定が許されない場合に一定のフロアを有する。
メトロロジカルパワーにおけるこの分離の実証は、現在の量子技術の範囲内にある。
関連論文リスト
- Fundamental limits of metrology at thermal equilibrium [0.0]
熱平衡における量子プローブによる未知パラメータ$theta$の推定について検討する。
我々は、任意の$HC$で得られる最大量子フィッシャー情報を見つけ、測定精度に基礎的拘束力を与える。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-09T18:01:45Z) - Towards large-scale quantum optimization solvers with few qubits [59.63282173947468]
我々は、$m=mathcalO(nk)$バイナリ変数を$n$ qubitsだけを使って最適化するために、$k>1$で可変量子ソルバを導入する。
我々は,特定の量子ビット効率の符号化が,バレン高原の超ポリノミウム緩和を内蔵特徴としてもたらすことを解析的に証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-01-17T18:59:38Z) - Space-bounded quantum state testing via space-efficient quantum singular value transformation [2.647089498084052]
空間有界量子計算のための新しい完全特徴付けを提案する。
片側エラー(単位coRQL)と片側エラー(BQL)の設定について検討する。
この結果から,空間境界状態試験問題はすべて同じクラスに対応することが明らかとなった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-08-09T17:16:19Z) - Simple Tests of Quantumness Also Certify Qubits [69.96668065491183]
量子性の検定は、古典的検証者が証明者が古典的でないことを(のみ)証明できるプロトコルである。
我々は、あるテンプレートに従う量子性のテストを行い、(Kalai et al., 2022)のような最近の提案を捉えた。
すなわち、同じプロトコルは、証明可能なランダム性や古典的な量子計算のデリゲートといったアプリケーションの中心にあるビルディングブロックであるqubitの認定に使用できる。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-02T14:18:17Z) - Achieving metrological limits using ancilla-free quantum error-correcting codes [1.9265037496741413]
既存の量子誤り訂正符号は、一般に同じ次元の1つのプローブと1つのノイズのないアンシラの間の絡み合いを利用する。
ここでは、2種類の多重プローブ量子誤り訂正符号を構築し、第1は無視可能な量のアンシラを使用し、第2はアンシラフリーである。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-02T00:51:02Z) - Finite-round quantum error correction on symmetric quantum sensors [8.339831319589134]
ハイゼンベルク極限は、標準量子極限よりも二次的な改善を与える。
ノイズデコヒーリング量子センサーの存在は避けられないため、まだ解明されていない。
我々は、量子誤り訂正の最適有限個のラウンドを用いて、このノーゴー結果をサイドステップする。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-12T23:41:51Z) - Probing finite-temperature observables in quantum simulators of spin
systems with short-time dynamics [62.997667081978825]
ジャジンスキー等式から動機付けられたアルゴリズムを用いて, 有限温度可観測体がどのように得られるかを示す。
長範囲の逆場イジングモデルにおける有限温度相転移は、捕捉されたイオン量子シミュレータで特徴づけられることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T18:00:02Z) - A lower bound on the space overhead of fault-tolerant quantum computation [51.723084600243716]
しきい値定理は、フォールトトレラント量子計算の理論における基本的な結果である。
振幅雑音を伴う耐故障性量子計算の最大長に対する指数的上限を証明した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-01-31T22:19:49Z) - Enhanced nonlinear quantum metrology with weakly coupled solitons and
particle losses [58.720142291102135]
ハイゼンベルク(最大1/N)および超ハイゼンベルクスケーリングレベルにおける位相パラメータ推定のための干渉計測手法を提案する。
我々のセットアップの中心は、量子プローブを形成する新しいソリトンジョセフソン接合(SJJ)システムである。
このような状態は、適度な損失があっても最適な状態に近いことを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-08-07T09:29:23Z) - Time-Reversal-Based Quantum Metrology with Many-Body Entangled States [0.5911087507716212]
量子力学において、絡み合いは、独立粒子で動くセンサーの精度を束縛する標準量子限界(英語版)(英語版)を克服するために用いられる貴重な資源である。
光学工学的多体ハミルトニアンにおける制御符号変化による効果的な時間反転プロトコルを実装した。
350の中立な171$Yb原子を用いると、この信号増幅は標準量子限界を超える最大の感度改善を実現する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-07T16:19:09Z) - Fault-tolerant Coding for Quantum Communication [71.206200318454]
ノイズチャネルの多くの用途でメッセージを確実に送信するために、回路をエンコードしてデコードする。
すべての量子チャネル$T$とすべての$eps>0$に対して、以下に示すゲートエラー確率のしきい値$p(epsilon,T)$が存在し、$C-epsilon$より大きいレートはフォールトトレラント的に達成可能である。
我々の結果は、遠方の量子コンピュータが高レベルのノイズの下で通信する必要があるような、大きな距離での通信やオンチップでの通信に関係している。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-15T15:10:50Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。