論文の概要: Reconstructing the unitary part of a noisy quantum channel

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.17648v2
• Date: Wed, 06 Aug 2025 09:29:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-07 17:55:57.582561
• Title: Reconstructing the unitary part of a noisy quantum channel
• Title（参考訳）: 雑音量子チャネルのユニタリ部分の再構成
• Authors: Adrian Romer, Daniel M. Reich, Christiane P. Koch,
• Abstract要約: 2つの混合状態あるいは$d+1$純状態からユニタリを再構成できることを示し、$d$はヒルベルト空間のサイズである。 交差共振ゲートの例とランダムなユニタリの集合を例示し、純混合状態からの再構成をChoi行列に基づくアプローチと比較する。 一方、混合状態のアプローチは、チャネルのデコヒーレンスにおいて、純粋な状態の再構成よりも優れた性能を示す一方、純粋な状態の再構成は、動的にユニタリに近い場合、最小のリソースを必要とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: We consider the problem of reconstructing the unitary describing the evolution of a quantum system, or quantum channel, from a set of input and output states. For ideal, fully coherent evolution, we show that the unitary can be reconstructed from two mixed states or $d+1$ pure states, where $d$ is the size of Hilbert space. The reconstruction method can be extended to approximate the unitary part of a dynamical map, provided the decoherence is not too strong to render this question meaningless. We exemplify the method for the example of the cross-resonance gate as well as a random set of unitaries, comparing the reconstruction from pure, respectively mixed, states to an approach based on the Choi matrix. We find that the pure state reconstruction requires the least amount of resources when the dynamics is close to unitary, whereas the mixed state approach outperforms the pure state reconstruction in terms of channel uses for appreciable decoherence.
• Abstract（参考訳）: 量子システム(量子チャネル)の進化を記述するユニタリを、入力状態と出力状態の集合から再構築する問題を考察する。 理想的かつ完全コヒーレントな進化に対して、ユニタリは2つの混合状態または$d+1$純状態から再構成可能であることを示し、$d$はヒルベルト空間のサイズである。 復元法は、デコヒーレンスがあまり強くないため、動的写像のユニタリ部を近似するために拡張することができる。 交差共振ゲートの例とランダムなユニタリの集合を例示し、純混合状態からの再構成をChoi行列に基づくアプローチと比較する。 一方、混合状態のアプローチは、チャネルのデコヒーレンスにおいて、純粋な状態の再構成よりも優れた性能を示す一方、純粋な状態の再構成は、動的にユニタリに近い場合、最小のリソースを必要とする。

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