論文の概要: Virtual purification complements quantum error correction in quantum metrology

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.12614v1
• Date: Sun, 16 Mar 2025 18:56:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-18 12:29:35.937069
• Title: Virtual purification complements quantum error correction in quantum metrology
• Title（参考訳）: 仮想浄化は量子力学における量子エラー補正を補完する
• Authors: Hyukgun Kwon, Changhun Oh, Youngrong Lim, Hyunseok Jeong, Seung-Woo Lee, Liang Jiang,
• Abstract要約: 仮想浄化(VP)は,現実的なセットアップにおけるノイズの効果を効果的に抑制できることを示す。 VPは、符号化されたプローブ状態とともに、現実的な設定におけるノイズの効果を効果的に抑制することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2384913922317105
• License:
• Abstract: A practical realization of quantum metrology, enhancing the sensitivity of parameter estimation beyond the classical limit, is significantly hindered by the effect of noise. To tackle this challenge, quantum error correction (QEC) has been considered, however, indistinguishable noise from the signal and the bias induced by unknown noise prevents it from recovering the enhanced precision in practice. Meanwhile, virtual purification (VP), an error mitigation technique, has been recently shown to mitigate the bias induced by noise in quantum metrology. In this work, we comparatively analyze the performance of QEC and VP in a realistic quantum metrology scenario. We show that while an ideal QEC setup fails to correct indistinguishable noise from the signal and induces bias, VP can mitigate such indistinguishable noise and bias, resulting in more accurate estimations. We then demonstrate that VP with a stabilizer state probe in $5$-qubit GHZ state and $7$-qubit Steane code state can efficiently suppress the bias under local depolarizing noise. Our result highlights that VP along with encoded probe states can effectively suppress the effect of noise in realistic setups, where error distinguishability poses significant challenges.
• Abstract（参考訳）: 古典的極限を超えたパラメータ推定の感度を高める量子気象学の実践的実現は、ノイズの影響を著しく妨げている。 この課題に対処するために、量子誤差補正(QEC)が検討されているが、信号と未知の雑音によって引き起こされるバイアスの区別不能なノイズは、実際に精度が向上するのを防ぐ。 一方,誤差緩和手法である仮想浄化法(VP)は,近年,量子メトロジーにおけるノイズによるバイアスを軽減することが示されている。 本研究では,QECとVPの性能を現実的な量子気象学のシナリオで比較分析する。 理想的なQECセットアップでは信号から識別不能なノイズを補正できず、バイアスを誘導するが、VPはそのような識別不能なノイズとバイアスを緩和し、より正確な推定を行うことができる。 次に、安定化状態プローブを5ドルキュービットのGHZ状態と7ドルキュービットのSteane符号状態で有するVPは、局所偏極雑音下でのバイアスを効率的に抑制できることを示した。 その結果、VPと符号化されたプローブ状態は、現実的なセットアップにおけるノイズの影響を効果的に抑制できることを示した。

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