論文の概要: Variational quantum state preparation within an entangle-rotate circuit framework for quantum-enhanced metrology in noisy systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.15209v1
• Date: Thu, 16 Apr 2026 16:40:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-17 21:29:32.00696
• Title: Variational quantum state preparation within an entangle-rotate circuit framework for quantum-enhanced metrology in noisy systems
• Title（参考訳）: 雑音系における量子化量子論のためのエンタングル回転回路フレームワーク内の変分量子状態準備
• Authors: Juan C. Zuñiga Castro, Jeffrey Larson, Matt Menickelly, Sri Hari Krishna Narayanan, Yicheng Zhang, Michael A. Perlin, Robert J. Lewis-Swan,
• Abstract要約: ノイズの多い2レベルシステムにおける高精度メトロジーのための量子状態の生成について検討する。 我々の回路アーキテクチャは、ツイスト・アンド・ターン・スキームにインスパイアされ、それぞれが絡み合ったゲートとグローバルな回転からなる、$n$の絡み合った層からなる。 回路層深度が増大するにつれて,QFIの顕著な改善が観測された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.24390413491232
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We investigate the generation of quantum states for precision metrology in noisy two-level systems. These states are obtained by optimizing a variational quantum circuit to maximize the quantum Fisher information (QFI) of the output state for a given decoherence rate and interaction Hamiltonian. The circuit architecture, inspired by twist-and-turn schemes, features a sequence of $n$ entangling layers, each consisting of entangling gates followed by a global rotation. We observe notable improvements in the QFI as the circuit layer depth increases, even for appreciable noise rates, demonstrating that our entangle-rotate architecture expands the accessible state space under realistic noise conditions. Our approach thus provides a general and efficient framework for generating quantum-enhanced sensing states. Our analysis extends to systems of power-law interactions spanning from all-to-all to nearest-neighbor interactions. We also analyze the capabilities of our circuit to prepare states for system sizes greater than $8$ qubits.
• Abstract（参考訳）: ノイズの多い2レベルシステムにおける高精度メトロジーのための量子状態の生成について検討する。 これらの状態は、変動量子回路を最適化して、与えられたデコヒーレンスレートと相互作用ハミルトニアンに対する出力状態の量子フィッシャー情報(QFI)を最大化する。 回路アーキテクチャはツイスト・アンド・ターン・スキームにインスパイアされ、それぞれが絡み合ったゲートとグローバルな回転からなる、$n$の絡み合った層からなる。 回路層深度が増大するにつれてQFIの顕著な改善が見られ、実際の騒音条件下では、我々の絡み合った構造がアクセス可能な状態空間を拡大することを示す。 そこで本手法は,量子化センシング状態を生成するための汎用的で効率的なフレームワークを提供する。 我々の分析は、すべてから最も近い隣同士の相互作用にまたがる、権力と義理の相互作用のシステムにまで及んでいる。 また,システムサイズが8ドル以上の状態に備える回路の性能も分析した。

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