論文の概要: Theory and Experimental Demonstration of Wigner Tomography of Unknown Unitary Quantum Gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.05404v1
• Date: Fri, 08 Nov 2024 08:45:22 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-11 14:54:16.781840
• Title: Theory and Experimental Demonstration of Wigner Tomography of Unknown Unitary Quantum Gates
• Title（参考訳）: 未知のユニタリ量子ゲートのウィグナートモグラフィーの理論と実験的実証
• Authors: Amit Devra, Lèo Van Damme, Frederik vom Ende, Emanuel Malvetti, Steffen J. Glaser,
• Abstract要約: 有限次元ウィグナー型表現の枠組みにおける未知のユニタリ量子過程のトモグラフィーについて検討する。 これらの形状は、走査型位相空間トモグラフィー法を用いて実験的にトモグラフィすることができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: We investigate the tomography of unknown unitary quantum processes within the framework of a finite-dimensional Wigner-type representation. This representation provides a rich visualization of quantum operators by depicting them as shapes assembled as a linear combination of spherical harmonics. These shapes can be experimentally tomographed using a scanning-based phase-space tomography approach. However, so far, this approach was limited to $\textit{known}$ target processes and only provided information about the controlled version of the process rather than the process itself. To overcome this limitation, we introduce a general protocol to extend Wigner tomography to $\textit{unknown}$ unitary processes. This new method enables experimental tomography by combining a set of experiments with classical post-processing algorithms introduced herein to reconstruct the unknown process. We also demonstrate the tomography approach experimentally on IBM quantum devices and present the specific calibration circuits required for quantifying undesired errors in the measurement outcomes of these demonstrations.
• Abstract（参考訳）: 有限次元ウィグナー型表現の枠組みにおける未知のユニタリ量子過程のトモグラフィーについて検討する。 この表現は、これらを球面調和の線形結合として組み立てた形状として描写することで、量子作用素のリッチな可視化を提供する。 これらの形状は、走査型位相空間トモグラフィー法を用いて実験的にトモグラフィすることができる。 しかし、これまでこのアプローチは、$\textit{known}$ターゲットプロセスに限られており、プロセス自体ではなく、プロセスの制御されたバージョンに関する情報のみを提供していました。 この制限を克服するために、Wignerトモグラフィを$\textit{unknown}$ Unitary Processに拡張するための一般的なプロトコルを導入する。 本手法は, 実験セットと古典的後処理アルゴリズムを組み合わせることで, 実験トモグラフィーを可能にし, 未知のプロセスの再構築を行う。 また、IBM量子デバイス上でトモグラフィー手法を実験的に実証し、これらの実験結果における不要な誤差の定量化に必要な特定の校正回路を提示する。

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