論文の概要: Quantum sensors that compute: quantum computational magnetic-field sensing using a superconducting qubit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.17400v1
- Date: Tue, 18 Aug 2026 05:54:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-19 21:40:53.228731
- Title: Quantum sensors that compute: quantum computational magnetic-field sensing using a superconducting qubit
- Title（参考訳）: 量子センサの計算:超伝導量子ビットを用いた量子計算磁場センシング
- Abstract要約: 単一量子ビットの量子センサーの測定により、検出された信号に関する少なくとも1ビットの情報が明らかになる。
量子コンピュータセンシング(QCS)は、信号の古典的な推定値を得るというパラダイムを破るアプローチである。
代わりに、QCSは量子センシングと量子コンピューティングを組み合わせることで、タスクに関連する信号に関する情報に集中する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.8054284544800485
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A measurement of a single-qubit quantum sensor reveals at most 1 bit of information about the signal that was sensed. To perform a classification task on the signal, the conventional approach is to repeat a sensing protocol many times, averaging the measurement results to obtain a high-precision estimate of the sensed signal, and then to apply classical postprocessing. Quantum computational sensing (QCS) is an alternative approach that breaks with the paradigm of first obtaining a classical estimate of the signal and then computing a function of the estimated signal in postprocessing. QCS instead combines quantum sensing with quantum computing to concentrate information about the signal relevant to the task into the solitary bit revealed by each measurement. Here, we report on the experimental demonstration of QCS where sensing and computing were both performed by the same single superconducting transmon qubit. We consider various binary classification tasks based on static and oscillating magnetic fields induced by current through a flux line. The fields were sensed through a double-junction superconducting quantum interference device (SQUID) loop that was part of the qubit. We used a protocol based on quantum signal processing to preprocess the sensed signals in the quantum domain prior to measurement. For tasks on static magnetic fields, our protocol outperformed the conventional baseline of Ramsey-based phase estimation by as much as 15 percentage points. For tasks on oscillating magnetic fields, we classified signal amplitude and frequency with up to 20 and 15 percentage points higher accuracy, respectively, compared to the conventional baseline of optimized dynamical-decoupling protocols. Our results illustrate how quantum computing can enhance quantum sensing even with a minimally sized quantum system subject to the practical limitations of decoherence and error-prone operations.
- Abstract（参考訳）: 単一量子ビットの量子センサーの測定により、検出された信号に関する少なくとも1ビットの情報が明らかになる。
信号の分類処理を行うため、従来の手法では、検知プロトコルを何度も繰り返し、測定結果を平均化し、検出された信号の高精度な推定値を取得し、古典的な後処理を適用する。
量子コンピュータセンシング(QCS)は、まず信号の古典的な推定値を取得し、後処理における推定信号の関数を計算するというパラダイムを破るアプローチである。
代わりに、QCSは量子センシングと量子コンピューティングを組み合わせて、タスクに関連する信号に関する情報を各測定で明らかになった孤立ビットに集中させる。
本稿では,同一の超伝導トランスモン量子ビットを用いたQCSの実験実験について報告する。
フラックス線を通した電流によって誘導される静磁場および振動磁界に基づく様々な二分法分類タスクについて検討する。
磁場は、量子ビットの一部である二重接合超伝導量子干渉デバイス(SQUID)ループによって感知された。
我々は、量子信号処理に基づくプロトコルを用いて、測定前に量子領域の知覚された信号を前処理した。
静磁場のタスクでは,従来のラムゼー位相推定法よりも最大15ポイント向上した。
磁場を振動させるタスクにおいて、最適化された動的デカップリングプロトコルのベースラインと比較して、信号振幅と周波数を最大20と15の精度で分類した。
量子コンピューティングは,デコヒーレンスやエラーを起こしやすい演算の実用的制限を受ける最小サイズの量子システムであっても,量子センシングをいかに向上させるかを示す。
関連論文リスト
- Quantum computational displacement sensing [1.286736195402366]
量子コンピュータセンシング(QCS)は、量子センシングと量子コンピューティングを組み合わせて、物理世界からタスク関連情報を抽出する。
超伝導回路を用いた量子量子量子変位検出の実験実験を報告する。
特定のタスクに対して,提案プロトコルは従来の手法よりも15パーセント高い分類精度を達成している。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-04-14T18:01:26Z) - Performance limits of a quantum receiver for detecting phase-modulated communication signals [0.4369550829556577]
電磁波に符号化された情報を復調するための量子センサを用いた受信チェーンの性能解析を行う。
本稿では,センサノイズやチャネル歪みがあっても高忠実なデータ復元を可能にする量子プロトコルの変更について論じる。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-02-06T19:01:03Z) - Quantum computational sensing using quantum signal processing, quantum neural networks, and Hamiltonian engineering [1.3593246617391264]
ハミルトン工学的なボソニックシステムとハイブリッド量子ビットボソニックシステムを用いた量子信号処理を用いて非線形タスクを実行するためのプロトコルを示す。
我々は,量子系が小さい場合でも,相当な量子量センシングの利点が得られることを示した。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-07-21T17:53:15Z) - Quantum Computing Enhanced Sensing [0.6407952035735351]
本稿では、既存のすべてのアプローチよりも優れた量子コンピューティング強化センシングプロトコルを提案する。
鍵となるアイデアは、連続したアナログ信号を離散的な演算に堅牢にデジタル化し、量子アルゴリズムに統合することである。
この研究は、量子計算を知覚能力を向上させるための強力な新しい資源として確立する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-01-13T19:00:00Z) - Efficient Learning for Linear Properties of Bounded-Gate Quantum Circuits [62.46800898243033]
量子学習理論の最近の進歩は、様々な古典的な入力によって生成された測定データから、大きな量子ビット回路の線形特性を効率的に学習できるのか?
我々は、小さな予測誤差を達成するためには、$d$で線形にスケーリングするサンプルの複雑さが必要であることを証明し、それに対応する計算複雑性は、dで指数関数的にスケールする可能性がある。
そこで本研究では,古典的影と三角展開を利用したカーネルベースの手法を提案し,予測精度と計算オーバーヘッドとのトレードオフを制御可能とした。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-22T08:21:28Z) - Non-unitary Coupled Cluster Enabled by Mid-circuit Measurements on Quantum Computers [37.69303106863453]
本稿では,古典計算機における量子化学の柱である結合クラスタ(CC)理論に基づく状態準備法を提案する。
提案手法は,従来の計算オーバーヘッドを低減し,CNOTおよびTゲートの数を平均で28%,57%削減する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-06-17T14:10:10Z) - Mitigating Errors on Superconducting Quantum Processors through Fuzzy
Clustering [38.02852247910155]
新しいQuantum Error Mitigation(QEM)技術では、Fizzy C-Meansクラスタリングを使用して測定エラーパターンを特定できる。
実 NISQ 5-qubit 量子プロセッサのサブセットとして得られた 2-qubit レジスタ上で,この手法の原理的検証を報告する。
我々は、FCMベースのQEM技術により、単一および2ビットゲートベースの量子回路の期待値が合理的に改善できることを実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-02-02T14:02:45Z) - Microwave signal processing using an analog quantum reservoir computer [5.236242306967409]
超伝導回路は,様々な分類作業において,アナログ量子貯水池として利用できることを示す。
我々の研究は、QRCが量子計算の優位性をもたらすかどうかという問題に対処しようとはしていない。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-26T18:54:36Z) - Continuous dynamical decoupling of optical $^{171}$Yb$^{+}$ qudits with
radiofrequency fields [45.04975285107723]
我々は、量子アルゴリズムを量子ビットで実現する効率を実験的に向上させる。
この結果は、捕捉されたイオンを用いたquditベースのアルゴリズムの実現に向けた一歩である。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-05-10T11:52:12Z) - Anticipative measurements in hybrid quantum-classical computation [68.8204255655161]
量子計算を古典的な結果によって補う手法を提案する。
予測の利点を生かして、新しいタイプの量子測度がもたらされる。
予測量子測定では、古典計算と量子計算の結果の組み合わせは最後にのみ起こる。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-12T15:47:44Z) - Interactive Protocols for Classically-Verifiable Quantum Advantage [46.093185827838035]
証明者と検証者の間の「相互作用」は、検証可能性と実装のギャップを埋めることができる。
イオントラップ量子コンピュータを用いた対話型量子アドバンストプロトコルの最初の実装を実演する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-09T19:00:00Z) - Programming a quantum computer with quantum instructions [39.994876450026865]
我々は密度行列化プロトコルを用いて量子データ上で量子命令を実行する。
古典的に定義されたゲートの固定列は、補助量子命令状態に一意に依存する演算を実行する。
量子命令の利用により、コストのかかるトモグラフィー状態の再構築と再コンパイルの必要性がなくなる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-01-23T22:43:29Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。