論文の概要: Multi-shot readout error benchmark of the nitrogen-vacancy center's electronic qubit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.17605v1
• Date: Fri, 23 May 2025 08:15:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-26 18:08:33.917521
• Title: Multi-shot readout error benchmark of the nitrogen-vacancy center's electronic qubit
• Title（参考訳）: 窒素空洞センター電子量子ビットのマルチショット読み出し誤差ベンチマーク
• Authors: Péter Boross, Domonkos Svastits, Győző Egri, András Pályi,
• Abstract要約: フォトルミネッセンスベースの量子ビット読み出しは、室温でのシングルショット忠実度が低い。 読み出しプロセスの様々なパラメータに対するマルチショット推論法の誤差の依存性を計算した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The ground-state electronic spin of a negatively charged nitrogen-vacancy center in diamond can be used for room-temperature experiments showing coherent qubit functionality. At room temperature, photoluminescence-based qubit readout has a low single-shot fidelity; however, the populations of the qubit's two basis states can be inferred using multi-shot readout. In this work, we calculate the dependence of the error of a multi-shot inference method on various parameters of the readout process. This multi-shot readout error scales as $\Delta/\sqrt{N}$, with $N$ being the number of shots, suggesting to use the coefficient $\Delta$ as a simple multi-shot readout error benchmark. Our calculation takes into account background photons, photon loss, and initialization error. Our model enables the identification of the readout error budget, i.e., the role various imperfections play in setting the readout error. Our results enable experimentalists and engineers to focus their efforts on those hardware improvements that yield the highest performance gain for multi-shot readout.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の負電荷窒素空孔中心の基底状態電子スピンは、コヒーレント量子ビット機能を示す室温実験に使用できる。 室温では、フォトルミネッセンスベースのクビット読み出しはシングルショットの忠実度が低いが、クビットの2つの基底状態の人口はマルチショット読み出しによって推測できる。 本研究では,読み出しプロセスの様々なパラメータに対するマルチショット推論手法の誤差の依存性を計算した。 このマルチショット読み出しエラーは$\Delta/\sqrt{N}$とスケールし、$N$はショットの数であり、単純なマルチショット読み出しエラーベンチマークとして$\Delta$を使用することが示唆される。 我々の計算は、背景光子、光子損失、初期化誤差を考慮に入れている。 我々のモデルは、読み出しエラー予算、すなわち読み出しエラーの設定において様々な欠陥が果たす役割を識別することができる。 この結果から,実験者や技術者は,マルチショット読み出しにおいて最高の性能向上をもたらすハードウェアの改善に力を注ぐことができた。

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