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
- 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) - Compilation of a simple chemistry application to quantum error correction primitives [44.99833362998488]
我々は、最小限の化学例に基づいて、フォールトトレラントに量子位相推定を行うために必要な資源を推定する。
単純な化学回路でさえも1000キュービットと2300の量子誤差補正ラウンドを必要とすることがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-06T18:00:10Z) - 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) - Secure multi-party quantum computation protocol for quantum circuits: the exploitation of triply-even quantum error-correcting codes [2.915868985330569]
MPQCプロトコルは、エラーのない分散量子計算を可能にする暗号プリミティブである。
本稿では,従来の量子誤り訂正符号を採用したMPQCプロトコルを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-10T04:43:11Z) - Direct Quantum Communications in the Presence of Realistic Noisy
Entanglement [69.25543534545538]
本稿では,現実的な雑音に依拠する新しい量子通信方式を提案する。
性能分析の結果,提案手法は競争力のあるQBER, 利得, 利得を提供することがわかった。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T13:06:12Z) - 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) - Using Quantum Metrological Bounds in Quantum Error Correction: A Simple
Proof of the Approximate Eastin-Knill Theorem [77.34726150561087]
本稿では、量子誤り訂正符号の品質と、論理ゲートの普遍的な集合を達成する能力とを結びつける、近似したイージン・クニル定理の証明を示す。
我々の導出は、一般的な量子気象プロトコルにおける量子フィッシャー情報に強力な境界を用いる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-04-24T17:58:10Z) - Analysis of lower bounds for quantum control times and their relation to
the quantum speed limit [0.0]
量子系の進化の速度(一般に量子速度制限(QSL)と呼ばれる)に対する制限は、量子制御問題に重要な結果をもたらす。
本稿では,ユニタリダイナミクスの量子速度限界とその量子制御への関連性について概説する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-25T19:19:29Z) - Communication Cost of Quantum Processes [49.281159740373326]
分散コンピューティングにおける一般的なシナリオは、リモートコンピュータ上で計算を実行するようサーバに要求するクライアントである。
重要な問題は、所望の計算を指定するのに必要な最小限の通信量を決定することである。
クライアントが選択した量子処理を正確に実行するために、サーバが必要とする(古典的および量子的)通信の総量を分析する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-02-17T08:51:42Z)
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。