論文の概要: Experimental quantum-computing-enhanced sensing using Grover's algorithm

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.35016v1
• Date: Mon, 28 Sep 2026 12:16:48 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-02 17:52:14.259569
• Title: Experimental quantum-computing-enhanced sensing using Grover's algorithm
• Title（参考訳）: Groverのアルゴリズムを用いた量子計算強調センシングの実験的検討
• Abstract要約: 本稿では、Groverの探索アルゴリズムを再利用し、未知の周波数で信号を検出する能力を向上させるための提案を実験的に示す。 本研究は,Groverをベースとした量子量子センシングが,短期ハードウェアで実現可能であることを示す実証実験である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.329550004628995
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The combination of quantum sensing with quantum computing to provide an enhancement over conventional quantum sensing has recently emerged as a promising potential application of quantum computing that could give advantages without needing large-scale or fault-tolerant hardware. In this work, we report an experimental demonstration of a recent theoretical proposal to repurpose Grover's search algorithm to improve the ability to detect signals with unknown frequency within a large detection bandwidth. Our experiments were based on a system comprising a single superconducting qubit coupled to a single superconducting cavity, highlighting the modest hardware requirements for realizing the protocol. We found that Grover-based sensing was able to outperform the natural non-Grover baseline for our experimental platform for detection bandwidths $>$10~MHz, with an advantage that empirically grew superlinearly with the bandwidth beyond that break-even point. The use of the Grover-based protocol reduced the amount of signal that needed to be sensed to make an accurate detection decision by more than 10$\times$ for choices of larger detection bandwidth and higher desired detection accuracy. Our results provide a proof-of-principle validation that Grover-based quantum computational sensing can be realized in near-term hardware and provide a metrological advantage well beyond break-even in spite of the additional protocol complexity.
• Abstract（参考訳）: 量子センシングと量子コンピューティングの組み合わせにより、従来の量子センシングよりも強化され、大規模なハードウェアやフォールトトレラントなハードウェアを必要とせずに利点をもたらす可能性のある量子コンピューティングの潜在的応用として、最近出現した。 本稿では,Groverの探索アルゴリズムを再利用し,未知の周波数の信号を検出する能力を向上させるための最近の理論的提案の実証実験を報告する。 我々の実験は、単一の超伝導量子ビットを単一の超伝導空洞に結合したシステムに基づいており、プロトコルを実現するための最も控えめなハードウェア要件を強調している。 また,Groverをベースとしたセンサは,実験用プラットフォームにおいて,帯域幅を最大10〜MHzで検出できる自然な非Groverベースラインよりも優れていた。 グローバーベースのプロトコルを使用することで、検出帯域幅が大きく、より望まれる検出精度の高い選択に対して、正確な検出決定を行うために必要な信号の量を10$\times$以上削減した。 本研究は,Groverをベースとした量子量子センシングが,短期ハードウェアで実現可能であることの実証と,プロトコルの複雑さが増すにもかかわらず,ブレークスルーをはるかに越えたメロジカルな優位性をもたらすことの証明である。

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