論文の概要: Benchmarking bosonic modes for quantum information with randomized displacements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.15237v1
• Date: Fri, 24 May 2024 06:00:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-27 16:00:17.675727
• Title: Benchmarking bosonic modes for quantum information with randomized displacements
• Title（参考訳）: ランダムな変位をもつ量子情報に対するボソニックモードのベンチマーク
• Authors: Christophe H. Valahu, Tomas Navickas, Michael J. Biercuk, Ting Rei Tan,
• Abstract要約: 本稿では,位相空間におけるボソニックモードのランダムな変位を利用したボソニックランダム化ベンチマークプロトコルについて述べる。 捕捉されたイオン系の運動モードに工学的ノイズを注入することにより解析モデルを実験的に検証する。 最後に,本システムにおける固有誤差特性について検討し,高相関雑音の存在を支配的過程として同定した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Bosonic modes are prevalent in all aspects of quantum information processing. However, existing tools for characterizing the quality, stability, and noise properties of bosonic modes are limited, especially in a driven setting. Here, we propose, demonstrate, and analyze a bosonic randomized benchmarking (BRB) protocol that uses randomized displacements of the bosonic modes in phase space to determine their quality. We investigate the impact of common analytic error models, such as heating and dephasing, on the distribution of outcomes over randomized displacement trajectories in phase space. We show that analyzing the distinctive behavior of the mean and variance of this distribution - describable as a gamma distribution - enables identification of error processes, and quantitative extraction of error rates and correlations using a minimal number of measurements. We experimentally validate the analytical models by injecting engineered noise into the motional mode of a trapped ion system and performing the bosonic randomized benchmarking protocol, showing good agreement between experiment and theory. Finally, we investigate the intrinsic error properties in our system, identifying the presence of highly correlated dephasing noise as the dominant process.
• Abstract（参考訳）: ボソニックモードは量子情報処理のあらゆる面において一般的である。 しかし、特に駆動環境では、ボソニックモードの品質、安定性、ノイズ特性を特徴付ける既存のツールが限られている。 本稿では,位相空間におけるボソニックモードのランダムな変位を利用したボソニックランダム化ベンチマーク(BRB)プロトコルを提案する。 位相空間におけるランダムな変位軌跡上の結果の分布に及ぼす, 加熱や劣化などの一般的な分析誤差モデルの影響について検討する。 ガンマ分布として記述可能なこの分布の平均と分散の特異な挙動を解析することにより、誤差過程の同定が可能であり、最小限の測定値を用いて誤差率と相関の定量的抽出が可能であることを示す。 捕捉されたイオン系の運動モードに工学的ノイズを注入し,ボソニックなランダム化ベンチマークプロトコルを用いて解析モデルを実験的に検証し,実験と理論の整合性を示す。 最後に,本システムにおける固有誤差特性について検討し,高相関雑音の存在を支配的過程として同定した。

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