論文の概要: Fault-Tolerant Heisenberg-Limited Quantum Sensing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.00171v1
• Date: Fri, 31 Jul 2026 18:00:05 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-04 15:07:24.54563
• Title: Fault-Tolerant Heisenberg-Limited Quantum Sensing
• Title（参考訳）: 耐故障性ハイゼンベルク限界量子センシング
• Abstract要約: ハイゼンベルクのスケーリングは、$N$-qubitの繰り返し符号に対して$Tpropto 1/p(N+1)/2$まで何度も達成できる。 合計センシング時間$T$が与えられた場合、Heisenbergスケーリングは最大$Tpropto 1/p(N+1)/2$まで、$N$-qubit繰り返しコードに対して達成可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.343901423630171
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum sensors hold great promise for achieving better sensitivity in the measurement of physical quantities compared to their classical counterparts. However, the conditions under which quantum advantage in sensing can be achieved are rather restrictive, and most quantum enhancements in sensing are lost in the presence of noise, errors, or a poorly calibrated system. To overcome these limitations, we are motivated to import ideas from fault-tolerant quantum computing to quantum sensing. Specifically, we consider a qubit noise model where the probability of phase-flip errors is exponentially smaller (in qubit number) compared to the probability of bit-flip errors that occur with probability $p$. For this noise structure, we demonstrate that, given a total sensing time $T$, Heisenberg scaling can be attained for times up to $T\propto 1/p^{(N+1)/2}$ for a $N$-qubit repetition code, in contrast with $T\propto 1/p$ without using a fault-tolerant sensing protocol.
• Abstract（参考訳）: 量子センサーは、従来のセンサーに比べて物理量の測定に優れた感度を達成できると約束している。 しかし、検知における量子的優位性を実現する条件は比較的制限的であり、ほとんどの量子的拡張はノイズやエラー、あるいは調整の不十分なシステムの存在下で失われる。 これらの制限を克服するために、フォールトトレラントな量子コンピューティングから量子センシングへのアイデアのインポートを動機付けています。 具体的には、確率$p$で発生するビットフリップ誤差の確率と比較して、位相フリップ誤差の確率が指数関数的に小さい(キュービット数)クォービットノイズモデルを考える。 このノイズ構造に対して、Heisenbergスケーリングは総センシング時間$T$に対して、フォールトトレラントな検出プロトコルを使わずに、$T\propto 1/p^{(N+1)/2}$に対して$N$-qubit繰り返しコードに対して$T\propto 1/p$に達することを実証する。

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