論文の概要: Optimizing topology for quantum probing with discrete-time quantum walks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.17354v1
• Date: Mon, 27 May 2024 16:57:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-28 14:23:58.816793
• Title: Optimizing topology for quantum probing with discrete-time quantum walks
• Title（参考訳）: 離散時間量子ウォークを用いた量子探索のための位相最適化
• Authors: Simone Cavazzoni, Paolo Bordone, Matteo G. A. Paris,
• Abstract要約: 歩行者の内的自由度で関心のパラメータが符号化されるシナリオにおいて、DTQWを量子プローブとして利用する方法について検討する。 特に、直線上の歩行器の回転によるパラメータの符号化を検討し始め、量子フィッシャー情報(QFI)と位置フィッシャー情報(FI)を評価する。 これにより、位置空間における干渉の役割を理解し、最適位相を導入し、コインパラメータのQFIを最大化し、位置FIをQFIに等しくする。
• 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: Discrete-time quantum walk (DTQW) represents a convenient mathematical framework for describing the motion of a particle on a discrete set of positions when this motion is conditioned by the values of certain internal degrees of freedom, which are usually referred to as the {\em coin} of the particle. As such, and owing to the inherent dependence of the position distribution on the coin degrees of freedom, DTQWs naturally emerge as promising candidates for quantum metrology. In this paper, we explore the use of DTQWs as quantum probes in scenarios where the parameter of interest is encoded in the internal degree of freedom of the walker, and investigate the role of the topology of the walker's space on the attainable precision. In particular, we start considering the encoding of the parameter by rotations for a walker on the line, and evaluate the quantum Fisher information (QFI) and the position Fisher information (FI), explicitly determining the optimal initial state in position space that maximizes the QFI across all encoding schemes. This allows us to understand the role of interference in the position space and to introduce an optimal topology, which maximizes the QFI of the coin parameter and makes the position FI equal to the QFI.
• Abstract（参考訳）: 離散時間量子ウォーク(DTQW)は、この運動が特定の内部自由度の値によって条件付けられているとき、粒子の離散的な位置における運動を記述するための便利な数学的枠組みである。 そのため、また自由度に位置分布が本質的に依存していることから、DTQWは量子力学の有望な候補として自然に現れる。 本稿では,歩行者の内的自由度に利害のパラメータが符号化されるシナリオにおいて,DTQWを量子プローブとして用いることを検討するとともに,歩行者の空間のトポロジが到達可能な精度に与える影響について検討する。 特に、直線上の歩行器の回転によるパラメータの符号化を検討し始め、量子フィッシャー情報(QFI)と位置フィッシャー情報(FI)を評価し、全ての符号化方式でQFIを最大化する位置空間における最適初期状態を明示的に決定する。 これにより、位置空間における干渉の役割を理解し、最適位相を導入し、コインパラメータのQFIを最大化し、位置FIをQFIに等しくする。

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