論文の概要: Quantifying the fidelity of a quantum memory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.08445v1
• Date: Tue, 06 Oct 2026 14:35:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 02:58:30.051089
• Title: Quantifying the fidelity of a quantum memory
• Title（参考訳）: 量子メモリの忠実さの定量化
• Abstract要約: 本稿では,量子メモリの認証と性能の定量化のための一般的な枠組みを提案する。 平均チャネル忠実度の概念を用いて量子メモリの忠実度を定量化する。 これらの手法を固体量子メモリ実験に適用し、平均チャネル忠実度98.6%を証明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum memories are key ingredients for future quantum networks. Developing methods for their certification is therefore an important, yet challenging, problem. In this work, we present a general framework for certifying quantum memories and quantifying their performance in an operational and efficient manner, taking advantage of developments in the theory of quantum channels. We start by giving a pedagogical introduction to these concepts and tools and illustrate their natural application to quantum memories. Specifically, we quantify the fidelity of a quantum memory via the notion of average channel fidelity, which can be estimated precisely in an experiment via a finite set of probe states forming a so-called $2$-design. We then present a number of witnessing techniques for certifying this quantity, and show that it gives access to other important properties of the channel, such as its dimensionality and its capacity to transmit quantum information. We consider mostly a simple prepare-and-measure scenario, but discuss also the case of an entanglement-based setup, as well as a semi-device-independent approach. Finally, we apply these methods to a solid-state quantum memory experiment, certifying an average channel fidelity of 98.6%. Our certification methods can be readily applied to other quantum devices, such as fibers, transducers and gates.
• Abstract（参考訳）: 量子記憶は将来の量子ネットワークの鍵となる要素である。 そのため、認定のためのメソッドの開発は重要な問題ですが、難しい問題です。 本研究では,量子チャネル理論の発展を生かして,量子メモリの認証と性能の定量化を行うための一般的な枠組みを提案する。 まず、これらの概念とツールについて教育的な紹介を行い、量子メモリへのそれらの自然な応用を説明することから始めます。 具体的には、平均チャネル忠実度という概念を用いて量子メモリの忠実度を定量化し、これは、いわゆる2ドルの設計を形成する有限のプローブ状態によって、正確に推定することができる。 次に、この量を証明するための目撃技術をいくつか提示し、その次元や量子情報を伝達する能力など、チャネルの他の重要な特性にアクセスできることを示す。 我々は、主に単純な準備と測定のシナリオであるが、絡み合いベースのセットアップや半デバイス非依存のアプローチについても論じる。 最後に、これらの手法を固体量子メモリ実験に適用し、平均チャネル忠実度98.6%を証明した。 我々の認証方法は、ファイバー、トランスデューサ、ゲートなどの他の量子デバイスにも容易に適用できる。

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