論文の概要: Fast, accurate, and error-resilient variational quantum noise spectroscopy
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.17064v4
- Date: Tue, 08 Jul 2025 06:50:48 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-09 16:34:36.733351
- Title: Fast, accurate, and error-resilient variational quantum noise spectroscopy
- Title（参考訳）: 高速・高精度・誤差耐性変動型量子ノイズ分光法
- Authors: Nanako Shitara, Andrés Montoya-Castillo,
- Abstract要約: 本稿では,現在の雑音スペクトルの限界を克服する新しい手法を提案する。
量子センサーと環境との相互作用を特徴付けるノイズスペクトルを自己一貫性で抽出する。
ダイヤモンド中の窒素空孔センサのノイズスペクトルを再構成するために,本手法を用いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Detecting and characterizing decoherence-inducing noise sources is critical for developing robust quantum technologies and deploying quantum sensors operating at molecular scales. However, current noise spectroscopies rely on severe approximations that sacrifice accuracy and precision. We propose a novel approach to overcome these limitations. It self-consistently extracts noise spectra that characterize the interactions between a quantum sensor and its environment from commonly performed dynamical decoupling-based coherence measurements. Our approach adopts minimal assumptions and is resilient to measurement errors. We quantify confidence intervals and sensitivity measures to identify experiments that improve spectral reconstruction. We employ our method to reconstruct the noise spectrum of a nitrogen-vacancy sensor in diamond, resolving previously undetected nuclear species at the diamond surface and revealing that previous measurements had overestimated the strength of low-frequency noise by an order of magnitude. Our method uncovers previously hidden structure with unprecedented accuracy, setting the stage for precision noise spectroscopy-based quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: デコヒーレンスを誘発するノイズ源の検出と特徴付けは、ロバストな量子技術を開発し、分子スケールで動作する量子センサーをデプロイするために重要である。
しかし、現在のノイズ分光法は精度と精度を犠牲にする厳密な近似に依存している。
これらの制限を克服するための新しいアプローチを提案する。
一般的に実行される動的デカップリングに基づくコヒーレンス測定から、量子センサと環境との相互作用を特徴付けるノイズスペクトルを自己一貫性で抽出する。
我々の手法は最小限の仮定を採用し、測定誤差に耐性がある。
我々は、スペクトル再構成を改善する実験を特定するために、信頼区間と感度尺度を定量化する。
提案手法は, ダイヤモンド中の窒素空洞センサのノイズスペクトルを再構成し, 従来検出されていなかった核種をダイヤモンド表面で分解し, 低周波雑音の強度を桁違いに過大評価したことを示す。
提案手法は,前例のない精度で隠蔽構造を明らかにし,高精度ノイズ分光法に基づく量子メトロジーの段階を定めている。
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