論文の概要: STQS: A Unified System Architecture for Spatial Temporal Quantum Sensing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.17778v1
- Date: Tue, 25 Feb 2025 02:13:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-02-26 15:22:04.788891
- Title: STQS: A Unified System Architecture for Spatial Temporal Quantum Sensing
- Title（参考訳）: STQS:時空間量子センシングのための統合システムアーキテクチャ
- Authors: Anastashia Jebraeilli, Chenxu Liu, Keyi Yin, Erik W Lentz, Yufei Ding, Ang Li,
- Abstract要約: 分散量子センシングのための統合システムアーキテクチャSTQSを提案する。
包括的なゲートベースのフレームワークを用いることで、量子センシングスキームの設計空間を体系的に探求する。
本稿では,参照状態と検出状態を比較し,信頼度を割り当てる新しい距離ベースメトリクスを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 13.365388879978264
- License:
- Abstract: Quantum sensing (QS) harnesses quantum phenomena to measure physical observables with extraordinary precision, sensitivity, and resolution. Despite significant advancements in quantum sensing, prevailing efforts have focused predominantly on refining the underlying sensor materials and hardware. Given the growing demands of increasingly complex application domains and the continued evolution of quantum sensing technologies, the present moment is the right time to systematically explore distributed quantum sensing architectures and their corresponding design space. We present STQS, a unified system architecture for spatiotemporal quantum sensing that interlaces four key quantum components: sensing, memory, communication, and computation. By employing a comprehensive gate-based framework, we systemically explore the design space of quantum sensing schemes and probe the influence of noise at each state in a sensing workflow through simulation. We introduce a novel distance-based metric that compares reference states to sensing states and assigns a confidence level. We anticipate that the distance measure will serve as an intermediate step towards more advanced quantum signal processing techniques like quantum machine learning. To our knowledge, STQS is the first system-level framework to integrate quantum sensing within a coherent, unified architectural paradigm. STQS provides seamless avenues for unique state preparation, multi-user sensing requests, and addressing practical implementations. We demonstrate the versatility of STQS through evaluations of quantum radar and qubit-based dark matter detection. To highlight the near-term feasibility of our approach, we present results obtained from IBM's Marrakesh and IonQ's Forte devices, validating key STQS components on present day quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: 量子センシング(QS)は、量子現象を利用して、異常な精度、感度、解像度で物理観測値を測定する。
量子センシングの大幅な進歩にもかかわらず、一般的な取り組みは、基盤となるセンサー材料とハードウェアの精細化に重点を置いている。
ますます複雑化するアプリケーションドメインの需要と量子センシング技術の継続的な進化を考えると、現在の瞬間は分散量子センシングアーキテクチャとその対応する設計空間を体系的に探求する適切なタイミングである。
本稿では,時空間量子センシングのための統合システムアーキテクチャSTQSについて述べる。
包括的なゲートベースフレームワークを用いることで、量子センシングスキームの設計空間を体系的に探求し、シミュレーションを通して各状態におけるノイズの影響を探索する。
本稿では,参照状態と検出状態を比較し,信頼度を割り当てる新しい距離ベースメトリクスを提案する。
距離測定は、量子機械学習のようなより高度な量子信号処理技術への中間的なステップとして機能すると予想する。
我々の知る限り、STQSはコヒーレントで統一されたアーキテクチャパラダイムに量子センシングを統合する最初のシステムレベルのフレームワークです。
STQSは、ユニークな状態準備、マルチユーザセンシング要求、実用的な実装のためのシームレスな道を提供する。
量子レーダと量子ビットに基づくダークマター検出によるSTQSの汎用性を示す。
本稿では,IBMのMarrakesh と IonQ の Forte デバイスを用いて,現在の量子ハードウェア上での STQS の主要コンポーネントの検証を行った。
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