論文の概要: Variational quantum state preparation for quantum-enhanced metrology in noisy systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.01859v1
• Date: Tue, 4 Jun 2024 00:09:05 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-05 20:32:51.350162
• Title: Variational quantum state preparation for quantum-enhanced metrology in noisy systems
• Title（参考訳）: 雑音系における量子化量子論のための変分量子状態準備
• Authors: Juan C. Zuñiga Castro, Jeffrey Larson, Sri Hari Krishna Narayanan, Victor E. Colussi, Michael A. Perlin, Robert J. Lewis-Swan,
• Abstract要約: 我々は,低深さ変動量子回路(VQC)を,重畳雑音を受ける量子ビットの連鎖に適用した大域回転とエンタングリング演算からなるシミュレーションを行った。 VQCで実装されたエンタングリング操作の詳細にかかわらず、最適量子状態は、定性的な状態の三重項に広く分類できる。 この知見は,絡み合いを利用した次世代量子センサの最適状態調整戦略の設計に有用である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7652747219811168
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate optimized quantum state preparation for quantum metrology applications in noisy environments. We simulate a low-depth variational quantum circuit (VQC) composed of a sequence of global rotations and entangling operations applied to a chain of qubits that are subject to dephasing noise. The parameters controlling the VQC are numerically optimized to maximize the quantum Fisher information, which characterizes the ultimate metrological sensitivity of a quantum state, with respect to a global rotation. We find that regardless of the details of the entangling operation implemented in the VQC, the optimal quantum states can be broadly classified into a trio of qualitative regimes -- cat-like, squeezed-like, and product states -- associated with different dephasing rates. Our findings are relevant for designing optimal state-preparation strategies for next-generation quantum sensors exploiting entanglement, such as time and frequency standards and magnetometers, aimed at achieving state-of-the-art performance in the presence of noise and decoherence.
• Abstract（参考訳）: 雑音環境における量子気象学応用のための最適化された量子状態準備について検討する。 本研究では,低深さ変動量子回路 (VQC) を1列の大域回転とエンタングリング演算でシミュレートする。 VQCを制御するパラメータは、量子フィッシャー情報を最大化するために数値的に最適化される。 VQCで実装されたエンタングリング操作の詳細にかかわらず、最適量子状態は、異なるデファスレートに関連する、猫のような、絞られた、および製品状態の3つの定性的状態に広く分類することができる。 本研究は,ノイズやデコヒーレンスの存在下での最先端性能の実現を目的とした,時間・周波数標準や磁気センサなどの絡み合いを利用した次世代量子センサの最適状態調整戦略の設計に関係している。

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