論文の概要: End-to-end variational quantum sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.02394v2
- Date: Mon, 28 Oct 2024 15:57:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-29 16:01:05.339721
- Title: End-to-end variational quantum sensing
- Title（参考訳）: 端から端までの変化型量子センシング
- Authors: Benjamin MacLellan, Piotr Roztocki, Stefanie Czischek, Roger G. Melko,
- Abstract要約: 実際のデバイスは、ノイズ効果、アーキテクチャ制約、有限サンプリングレートの影響の蓄積に直面している。
本稿では,量子センシングプロトコルのためのエンドツーエンドの変分フレームワークを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Harnessing quantum correlations can enable sensing beyond the classical limits of precision, with the realization of such sensors poised for transformative impacts across science and engineering. Real devices, however, face the accumulated impacts of noise effects, architecture constraints, and finite sampling rates, making the design and success of practical quantum sensors challenging. Numerical and theoretical frameworks that support the optimization and analysis of imperfections from one end of a sensing protocol through to the other (i.e., from probe state preparation through to parameter estimation) are thus crucial for translating quantum advantage into widespread practice. Here, we present an end-to-end variational framework for quantum sensing protocols, where parameterized quantum circuits and neural networks form trainable, adaptive models for quantum sensor dynamics and estimation, respectively. The framework is general and can be adapted towards arbitrary qubit architectures, as we demonstrate with experimentally-relevant ans\"atze for trapped-ion and photonic systems, and enables to directly quantify the impacts that noisy state preparation/measurement and finite data sampling have on parameter estimation. End-to-end variational frameworks can thus underpin powerful design and analysis tools for realizing quantum advantage in practical, robust sensors.
- Abstract（参考訳）: 量子相関のハーネス化は、科学や工学にまたがる変革的な影響を考慮に入れたセンサの実現によって、古典的な精度の限界を超えた感覚を可能にする。
しかし、実際のデバイスはノイズ効果、アーキテクチャ制約、有限サンプリング率の影響の蓄積に直面しており、実用的な量子センサーの設計と成功は困難である。
したがって、検知プロトコルの一方の端からもう一方(すなわち、プローブ状態の準備からパラメータ推定まで)への不完全性の最適化と解析を支援する数値的および理論的枠組みは、量子的優位性を広く実践するために不可欠である。
本稿では,量子センサのパラメータ化量子回路とニューラルネットワークがそれぞれ,量子センサのダイナミックスと推定のための適応モデルを形成する,量子センシングプロトコルのためのエンドツーエンドの変分フレームワークを提案する。
このフレームワークは汎用的で、トラップイオンやフォトニックシステムに対して実験的に関連性の高い ans\atze を用いて、任意の量子ビットアーキテクチャに適応することができ、ノイズ状態の準備・測定と有限データサンプリングがパラメータ推定に与える影響を直接定量化することができる。
したがって、エンドツーエンドの変分フレームワークは、実用的な堅牢なセンサーで量子優位性を実現するための強力な設計と分析ツールを基盤とすることができる。
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