論文の概要: Quantum noise spectroscopy by qudit spectators
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.13380v1
- Date: Tue, 18 Feb 2025 08:21:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-20 13:59:40.939941
- Title: Quantum noise spectroscopy by qudit spectators
- Title（参考訳）: 観衆による量子ノイズスペクトロスコピー
- Authors: Clara Javaherian, Chris Ferrie,
- Abstract要約: 本研究は、疑似観客(任意dレベル)による量子ノイズスペクトロスコピーのためのプロトコルを提案する。
このプロトコルは理論ツールとしてWeyl基底分解とAlvarez-Suterノイズ分光法を用いる。
本手法の精度と信頼性をシミュレーションにより検証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License:
- Abstract: Quantum noise spectroscopy is a well-known method for detecting environmental noise spectrum and has various applications in quantum sensing, quantum network design, and quantum computing. In this work, a protocol for quantum noise spectroscopy by qudit spectators (arbitrary d-level quantum systems) is presented for noises with stochastic and stationary Gaussian distributions. The protocol uses Weyl basis decomposition, consisting of generalized Pauli matrices, as the theoretical tool, and the Alvarez-Suter noise spectroscopy method, by which the qudit is being exposed to a series of pulse sequences, and the noise polyspectra is extracted by multiple measurements of an observable of the qudit. The formalism is further developed and simulated for three theoretical frameworks: The first two frameworks utilize a simplified Weyl basis and are capable of detecting Z-type dephasing noise. One is specifically modeled for a qutrit (d=3), and the second framework is designed for all qudits and has been tested through simulations of a ququad (d=4) and a quoct (d=8). The third framework employs the full Weyl basis, enabling it to identify all types of XYZ-dephasing noise. The simulations for this framework have been conducted for a quoct (d=8) implemented by the Antimony atom. The analytical protocol for noise spectroscopy that has been introduced transforms qudit systems into quantum spectators, and the presented simulations demonstrate the accuracy and reliability of this noise spectroscopy protocol.
- Abstract（参考訳）: 量子ノイズスペクトロスコピー(Quantum noise spectroscopy)は、環境ノイズスペクトルを検出するためのよく知られた手法であり、量子センシング、量子ネットワーク設計、量子コンピューティングに様々な応用がある。
本研究では, 確率分布および定常ガウス分布を持つ雑音に対して, 疑似観測者(任意dレベル量子系)による量子ノイズスペクトルのプロトコルを提示する。
このプロトコルは、一般化されたパウリ行列からなるワイル基底分解を理論ツールとし、カウディットが一連のパルス列に露出しているアルバレス・サッターノイズ分光法を用いて、カウディットの可観測物の複数測定によりノイズポリスペクトルを抽出する。
最初の2つのフレームワークは単純化されたワイル基底を利用し、Z型デフォーカスノイズを検出することができる。
1つはqutrit (d=3) を特別にモデル化し、2つめのフレームワークは全てのqudit用に設計され、ququad (d=4) とquoct (d=8) のシミュレーションを通じてテストされている。
第3のフレームワークは完全なWeylベースを採用しており、XYZが強調するあらゆる種類のノイズを識別することができる。
このフレームワークのシミュレーションは、アンチモン原子によって実装されたクォークト (d=8) に対して実施されている。
これまで導入されてきたノイズスペクトロメトリの分析プロトコルは、キューディット系を量子オーディエンスに変換し、提案したシミュレーションは、このノイズスペクトロメトリプロトコルの精度と信頼性を実証する。
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