論文の概要: Bosonic randomized benchmarking with passive transformations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.11111v1
• Date: Tue, 20 Aug 2024 18:09:20 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-22 21:26:55.660287
• Title: Bosonic randomized benchmarking with passive transformations
• Title（参考訳）: 受動変換を用いたボソニックランダム化ベンチマーク
• Authors: Mirko Arienzo, Dmitry Grinko, Martin Kliesch, Markus Heinrich,
• Abstract要約: 我々は,受動ガウス変換のためのRBプロトコルを開発し,これをボソニック受動RBと呼ぶ。 このプロトコルは、最近開発されたフィルタRBフレームワークに基づいており、ボゾン系に生じる指数関数的崩壊の多さを分離するように設計されている。 彼らはモード数で軽度のスケーリングを示し、ボソニックなパッシブRBが適度なモード数で実験的に実現可能であることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1874930567916036
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Randomized benchmarking (RB) is the most commonly employed protocol for the characterization of unitary operations in quantum circuits due to its reasonable experimental requirements and robustness against state preparation and measurement (SPAM) errors. So far, the protocol has been limited to discrete or fermionic systems, whereas extensions to bosonic systems have been unclear for a long time due to challenges arising from the underlying infinite-dimensional Hilbert spaces. In this work, we close this gap and develop an RB protocol for passive Gaussian transformations, which we call bosonic passive RB. The protocol is based on the recently developed filtered RB framework and is designed to isolate the multitude of exponential decays arising for bosonic systems. We give explicit formulas and a Julia implementation for the necessary post-processing of the experimental data. We also analyze the sampling complexity of bosonic passive RB by deriving analytical expressions for the variance. They show a mild scaling with the number of modes, suggesting that bosonic passive RB is experimentally feasible for a moderate number of modes. We focus on experimental settings involving Fock states and particle number resolving measurements, but also discuss Gaussian settings, deriving first results for heterodyne measurements.
• Abstract（参考訳）: ランダム化ベンチマーク(RB、Randomized benchmarking)は、量子回路における一元演算の特徴付けに最もよく用いられるプロトコルである。 これまでのところ、このプロトコルは離散系やフェルミオン系に限られているが、基盤となる無限次元ヒルベルト空間から生じる問題のため、ボソニック系への拡張は長い間不明である。 本研究では,このギャップを埋めて,ボソニック受動RBと呼ぶ受動ガウス変換のためのRBプロトコルを開発する。 このプロトコルは、最近開発されたフィルタRBフレームワークに基づいており、ボゾン系に生じる指数関数的崩壊の多さを分離するように設計されている。 実験データの処理後処理に必要な公式とJuliaの実装について述べる。 また, 変動解析式を導出することにより, ボソニック受動RBのサンプリング複雑性を解析した。 彼らはモード数で軽度のスケーリングを示し、ボソニックなパッシブRBが適度なモード数で実験的に実現可能であることを示唆している。 本研究では, フォック状態と粒子数分解測定を含む実験的な設定に焦点をあてるとともに, ガウス的設定についても考察し, ヘテロダイン測定の最初の結果を得た。

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