論文の概要: Comparison of Atom Detection Algorithms for Neutral Atom Quantum Computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.16856v1
- Date: Wed, 25 Sep 2024 12:08:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-27 03:55:18.732161
- Title: Comparison of Atom Detection Algorithms for Neutral Atom Quantum Computing
- Title（参考訳）: 中性原子量子コンピューティングにおける原子検出アルゴリズムの比較
- Authors: Jonas Winklmann, Andrea Alberti, Martin Schulz,
- Abstract要約: 原子量子コンピュータでは、明るさまたはそれと同等のメートル法が推定され、原子の存在や欠如を予測するために使用される。
我々は,複数の異なるアルゴリズムを調査し,その性能を精度と実行時間の両方で比較する。
我々の比較では、光システムのPSFを用いて、各部位の光電子を最も多く返却する、グローバルな非線形最小二乗解法である、テストされたアルゴリズムについて示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1762674777779538
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In neutral atom quantum computers, readout and preparation of the atomic qubits are usually based on fluorescence imaging and subsequent analysis of the acquired image. For each atom site, the brightness or some comparable metric is estimated and used to predict the presence or absence of an atom. Across different setups, we can see a vast number of different approaches used to analyze these images. Often, the choice of detection algorithm is either not mentioned at all or it is not justified. We investigate several different algorithms and compare their performance in terms of both precision and execution run time. To do so, we rely on a set of synthetic images across different simulated exposure times with known occupancy states. Since the use of simulation provides us with the ground truth of atom site occupancy, we can easily state precise error rates and variances of the reconstructed property. To also rule out the possibility of better algorithms existing, we calculated the Cram\'er-Rao bound in order to establish an upper limit that even a perfect estimator cannot outperform. As the metric of choice, we used the number of photonelectrons that can be contributed to a specific atom site. Since the bound depends on the occupancy of neighboring sites, we provide the best and worst cases, as well as a half filled one. Our comparison shows that of our tested algorithms, a global non-linear least-squares solver that uses the optical system's PSF to return a each sites' number of photoelectrons performed the best, on average crossing the worst-case bound for longer exposure times. Its main drawback is its huge computational complexity and, thus, required calculation time. We manage to somewhat reduce this problem, suggesting that its use may be viable. However, our study also shows that for cases where utmost speed is required, simple algorithms may be preferable.
- Abstract（参考訳）: 中性原子量子コンピュータでは、原子量子ビットの読み出しと準備は通常蛍光イメージングと、取得した画像の解析に基づいて行われる。
それぞれの原子サイトについて、明るさまたはそれと同等のメートル法が推定され、原子の存在や欠如を予測するために使用される。
さまざまな設定で、これらの画像を分析するのに多くの異なるアプローチが使われています。
多くの場合、検出アルゴリズムの選択は全く言及されていないか、正当化されていないかのいずれかである。
我々は,複数の異なるアルゴリズムを調査し,その性能を精度と実行時間の両方で比較する。
そのために、私たちは、既知の占有状態を持つ異なる模擬露光時間にまたがる一連の合成画像に頼っている。
シミュレーションを用いることで、原子サイト占有率の基礎的真理が得られ、再構成された特性の正確な誤差率とばらつきを容易に記述できる。
また、より優れたアルゴリズムが存在する可能性を排除するために、完全推定器でさえ性能を上回ることができない上限を確立するために、Cram\'er-Rao境界を計算した。
選択の計量として、特定の原子の部位に寄与できる光電子の個数を用いた。
境界は近隣のサイトの占有に依存しているため、最高のケースと最悪のケース、半分が満たされたケースを提供しています。
我々の比較では、光システムのPSFを用いて各部位の光電子を返却するグローバルな非線形最小二乗解法であるテストアルゴリズムが、露光時間で最悪のケースを平均して最善を尽くしたことを示している。
その主な欠点は計算の複雑さであり、計算に要する時間である。
私たちはこの問題を何とか軽減し、その使用が実現可能であることを示唆しています。
しかし,本研究では,最大速度を必要とする場合においても,単純なアルゴリズムが望ましいことを示す。
関連論文リスト
- Realistic Neutral Atom Image Simulation [1.3220067655295737]
シミュレーションシステムにおける実際の状態の説明から中性原子実験のサンプル画像を生成することができるボトムアップシミュレータ。
ユースケースとしては、デモ目的の模範画像の作成、デコンボリューションアルゴリズムの高速トレーニングイテレーション、マシンラーニングの原子検出アプローチのためのラベル付きデータの生成などがある。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-04T14:02:18Z) - A Quadratic Speedup in the Optimization of Noisy Quantum Optical
Circuits [5.074606924176912]
光子数分解(PNR)検出器を用いた線形光量子回路は、ガウスボソンサンプリング(GBS)とゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)のような非ガウス状態の準備の両方に使用される。
本稿では,回路パラメトリゼーションに関する検出確率,条件状態,およびそれらの勾配を計算するアルゴリズム群を紹介する。
これらのアルゴリズムは、オープンソースのフォトニック最適化ライブラリMrMustardで実装され、使用可能である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-15T18:51:36Z) - Quantum Clustering with k-Means: a Hybrid Approach [117.4705494502186]
我々は3つのハイブリッド量子k-Meansアルゴリズムを設計、実装、評価する。
我々は距離の計算を高速化するために量子現象を利用する。
我々は、我々のハイブリッド量子k-平均アルゴリズムが古典的バージョンよりも効率的であることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-13T16:04:16Z) - Efficient algorithms to solve atom reconfiguration problems. II. The
assignment-rerouting-ordering (aro) algorithm [51.02512563152503]
原子再構成問題は原子の問題を迅速かつ効率的に解く必要がある。
原子再構成問題を解決する典型的なアプローチは、どの原子をどのトラップに移動させるかを決定する代入アルゴリズムを使用することである。
このアプローチは、置換原子の数や各原子が置換される回数を最適化しない。
原子再構成問題の解法において,代入型アルゴリズムの性能を向上させるために,代入型順序付けアルゴリズム(aro)を提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-12-11T19:48:25Z) - Validation tests of GBS quantum computers give evidence for quantum
advantage with a decoherent target [62.997667081978825]
複数モードデータの検証に指紋としてグループカウント確率の正P位相空間シミュレーションを用いる。
偽データを解き放つ方法を示し、これを古典的なカウントアルゴリズムに適用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-11-07T12:00:45Z) - Classical modelling of a bosonic sampler with photon collisions [0.0]
ボソニックサンプリングをシミュレートする古典的アルゴリズムを提案する。
干渉計における所定の光子分布の確率を計算し、入力における所定の分布に対して出力する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-02T07:21:43Z) - Entanglement and coherence in Bernstein-Vazirani algorithm [58.720142291102135]
Bernstein-Vaziraniアルゴリズムは、オラクルに符号化されたビット文字列を決定できる。
我々はベルンシュタイン・ヴァジラニアルゴリズムの量子資源を詳細に分析する。
絡み合いがない場合、初期状態における量子コヒーレンス量とアルゴリズムの性能が直接関係していることが示される。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-26T20:32:36Z) - A hybrid quantum image edge detector for the NISQ era [62.997667081978825]
本稿では,量子人工ニューロンのアイデアに基づく量子エッジ検出のハイブリッド手法を提案する。
提案手法は, 量子コンピュータ, 特に現在ノイズの多い中間量子時代において, 実際に実装することができる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-22T22:02:09Z) - Classical simulation of boson sampling based on graph structure [2.5496329090462626]
線形光回路のグラフ構造を利用する単一光子およびガウス入力状態に対する古典的なサンプリングアルゴリズムを提案する。
回路深さが格子間隔の二次よりも小さい場合、指数的に小さな誤差で効率的なシミュレーションが可能であることを示す。
近年の数値的なガウスボソンサンプリング実験により,木幅に制限のある木幅アルゴリズムが実験データよりも大きな可能性を示す可能性が示された。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-10-04T17:02:35Z) - Quadratic speedup for simulating Gaussian boson sampling [0.9236074230806577]
本稿では,ガウスボソンサンプリングの古典的シミュレーションのためのアルゴリズムを提案する。
アルゴリズムの複雑さは、検出された光子対の数において指数関数的であり、光子の数ではない。
改良されたループハフニアンアルゴリズムはスーパーコンピュータを必要とせずに純粋状態確率を計算することができることを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-29T13:53:30Z) - Fast and robust quantum state tomography from few basis measurements [65.36803384844723]
本稿では、上記の全てのリソースを精度に悪影響を及ぼすことなく最適化するオンライントモグラフィーアルゴリズムを提案する。
このプロトコルは、状態コピー、測定設定、メモリのランクと寸法で証明可能なパフォーマンスを初めて提供する。
量子コンピュータ上でアルゴリズムを実行し、量子状態トモグラフィーのための量子スピードアップを提供することにより、さらなる改善が可能となる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-09-17T11:28:41Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。