論文の概要: The quantum trajectory sensing problem and its solution

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.00893v1
• Date: Tue, 1 Oct 2024 17:31:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-11-05 00:19:53.336288
• Title: The quantum trajectory sensing problem and its solution
• Title（参考訳）: 量子軌道センシング問題とその応用
• Authors: Zachary E. Chin, Isaac L. Chuang,
• Abstract要約: センサ状態の基準を単純化するグループ理論フレームワークを提案する。 これらの簡易な基準は、軌道センサ状態の一般的なファミリーをもたらす。 トラジェクトリセンシングと量子誤差補正のリンクを確立し、摂動を識別する共通の動機を認識する。
• 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: The quantum trajectory sensing problem seeks quantum sensor states which enable the trajectories of incident particles to be distinguished using a single measurement. For an $n$-qubit sensor state to unambiguously discriminate a set of trajectories with a single projective measurement, all post-trajectory output states must be mutually orthogonal; therefore, the $2^n$ state coefficients must satisfy a system of constraints which is typically very large. Given that this system is generally challenging to solve directly, we introduce a group-theoretic framework which simplifies the criteria for sensor states and exponentially reduces the number of equations and variables involved when the trajectories obey certain symmetries. These simplified criteria yield general families of trajectory sensor states and provide bounds on the particle-sensor interaction strength required for perfect one-shot trajectory discrimination. Furthermore, we establish a link between trajectory sensing and quantum error correction, recognizing their common motivation to identify perturbations using projective measurements. Our sensor states in fact form novel quantum codes, and conversely, a number of familiar stabilizer codes (such as toric codes) also provide trajectory sensing capabilities. This connection enables noise-resilient trajectory sensing through the concatenation of sensor states with quantum error-correcting codes.
• Abstract（参考訳）: 量子軌跡センシング問題は、入射粒子の軌跡を1つの測定で区別できる量子センサ状態を求める。 1つの射影測度で一組の軌跡を曖昧に判別するためには、全ての軌跡後の出力状態は相互直交でなければならないので、通常非常に大きな制約の系を2^n$状態係数で満たさなければならない。 この系が直接的に解くのが難しいことを考えると、センサ状態の基準を単純化し、軌道が特定の対称性に従う場合に関係する方程式や変数の数を指数関数的に削減するグループ理論の枠組みを導入する。 これらの簡易な基準により、軌道センサ状態の一般ファミリーが得られ、完全な単発軌道識別に必要な粒子-センサー相互作用強度の限界が与えられる。 さらに、軌道検出と量子誤差補正の関連性を確立し、投射的測定を用いて摂動を識別する共通の動機を認識する。 私たちのセンサーは実際には新しい量子コードを形成しており、逆によく知られた安定化符号(トーリック符号など)も軌道検出機能を提供している。 この接続により、センサ状態と量子誤り訂正符号の連結によるノイズ耐性軌道検出が可能となる。

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