論文の概要: Existence of a robust optimal control process for efficient measurements in a two-qubit system

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.19122v2
• Date: Tue, 15 Jul 2025 20:25:02 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-17 14:40:09.46854
• Title: Existence of a robust optimal control process for efficient measurements in a two-qubit system
• Title（参考訳）: 2量子系における効率的な測定のためのロバスト最適制御プロセスの存在
• Authors: Ricardo Rodriguez, Nam Nguyen, Elizabeth Behrman, Andrew C. Y. Li, James Steck,
• Abstract要約: 我々は、2ビット系の初期状態を指定された最終状態に駆動するユニタリ変換の存在を証明した。 提案手法は, エンタングルメントを低回路深さで直接検証する利点があり, エンタングルメント生成の工業的品質管理に適している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.1745426843346074
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The verification of quantum entanglement is essential for quality control in quantum communication. In this work, we propose an efficient protocol to directly verify the two-qubit entanglement of a known target state through a single expectation value measurement. Our method provides exact entanglement quantification using the currencence measure without performing quantum state tomography. We prove the existence of a unitary transformation that drives the initial state of a two-qubit system to a designated final state, where the trace over a chosen observable directly yields the concurrence of the initial state. Furthermore, we implement an optimal control process of that transformation and demonstrate its effectiveness through numerical simulations. We also show that this process is robust to environmental noise. Our approach offers advantages in directly verifying entanglement with low circuit depth, making it suitable for industrial-scale quality control of entanglement generation. Our results, presented here, provide mathematical justification for our earlier computational experiments.
• Abstract（参考訳）: 量子エンタングルメントの検証は、量子通信における品質制御に不可欠である。 本研究では,1つの期待値測定により,既知の目標状態の2ビットの絡み合いを直接検証する効率的なプロトコルを提案する。 本手法は, 量子状態トモグラフィーを行なわずに, レンレンス測度を用いて正確な絡み合う量子化を行う。 我々は、2ビット系の初期状態を指定された最終状態に駆動するユニタリ変換の存在を証明し、選択された可観測性上のトレースが初期状態の一致を直接生成する。 さらに、この変換の最適制御プロセスを実装し、数値シミュレーションによりその効果を実証する。 また, このプロセスは環境騒音に対して堅牢であることを示す。 提案手法は, エンタングルメントを低回路深さで直接検証する利点があり, エンタングルメント生成の工業的品質管理に適している。 この結果から,従来の計算実験の数学的正当性について考察した。

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