Improving the estimation of the environment parameters via a two-qubit scheme
本文提出一种双量子比特方案,通过与共同谐振子环境耦合引入附加因子,利用量子Fisher信息显著提升了截止频率、耦合强度和温度等环境参数的估计精度,在超欧姆环境中可将精度提升数个数量级。
2023-05-20 quant-ph
Optimal estimation of two-qubit pure-state entanglement
我们提出了最佳的测量策略,用于估计未知的两个量子比特纯态的纠缠度和未知的单量子比特混合态的混合度,其中N个相同的副本是可用的。最一般的测量策略被认为是在这两种情况下,得出结论,在第一种情况下,一个本地的,虽然集体,测量足以估计纠缠,非本地属性,最佳。
1999-11-03 quant-ph
Optimizing qubit Hamiltonian parameter estimation algorithms using PSO
我们开发量子位哈密顿单参数估计技术,使用贝叶斯方法。所考虑的算法仅限于固定基中的投影测量,并且是在量子比特测量比特征量子比特演化慢得多的假设下导出的。我们使用粒子群优化(PSO)的非自适应算法进行优化,并与以前开发的局部最优方案进行比较。
2012-06-18 quant-ph
Estimation of two-qubit interactions through channels with environment assistance
我们考虑了两个量子比特的初始状态可以局部控制,而只有一个量子比特的最终状态可以测量时,两个量子比特的相互作用的估计。这相当于实现了一种环境辅助的量子信道通信模型。在这样的框架下,幺正参数空间导致$\mathbb{R}^3$中的四面体。在其边缘的问题,成为单参数估计,可以精确地解决,我们得到最佳的探测状态和估计。我们的结果表明,环境援助的可能性总是有益的,而在通道的输入纠缠的使用不是。
2017-10-17 quant-ph
Scalable estimation of pure multi-qubit states
介绍了一种基于归纳的$n$ -量子比特纯态估计方法。这是基于对$2n+1$可分离基或$2$纠缠基的状态的投影测量加上计算基础。因此,测量基的总数分别按比例缩放为$O(n)$和$O(1)$。因此,与其他估计方法相比,所提出的方法在量子比特的数量上表现出非常有利的缩放。蒙特卡罗数值实验表明,该方法具有较高的估计精度.例如,利用$21$可分离基实现$10$量子位的希尔伯特空间上的$0.88$的平均保真度。可分离基的使用使得我们的估计方法特别适合于噪声中等规模量子计算机中的应用,其中纠缠门比本地门精确得多。我们实验证明了所提出的方法在IBM的量子处理器之一,通过估计4量子比特格林伯格-霍恩-蔡林格状态的保真度接近$0.875$通过可分离的基地。其他$10$ -量子比特可分离和纠缠态分别实现了$0.85$和$0.7$量级的估计保真度。
2021-07-12 quant-ph
Qubit Complexity of Continuous Problems
在可预见的未来,量子算法所使用的量子比特数量将是一个至关重要的计算资源。我们展示了如何获得经典的连续问题的查询复杂度。然后,我们建立了一个简单的公式,根据经典的查询复杂度的量子比特复杂度的下限
2005-12-12 quant-ph
Experimental Bayesian estimation of quantum state preparation, measurement, and gate errors in multi-qubit devices
我们引入了一种贝叶斯方法来估计量子器件中的单量子比特误差,并使用它来表征三个27量子比特超导量子比特器件上的这些误差。我们自洽地估计每个量子位的状态准备,读出和门误差的多达七个参数,分析这些误差随时间变化的稳定性,并在量子计算实验之前演示易于实现的减轻不同误差的方法。在所研究的设备上,我们发现不可忽略的量子比特重置错误,其不能被参数化为对角混合状态,而是表现为叠加的相干相位,其中来自量子比特的激发态的贡献很小。我们能够通过对初始化的量子比特施加预旋转来减轻这种错误,我们用多量子比特纠缠态来证明这一点。我们的研究结果表明,贝叶斯估计可以解决小参数-包括那些有关的量子门错误-具有较高的相对精度,在较低的测量成本相比,标准的表征方法。
2022-03-10 quant-ph
Optimum phase estimation with two control qubits
相位估计用于许多量子算法中,特别是为了估计量子系统的能量本征值。当使用单个量子比特作为探针(用于控制我们希望估计其特征值的幺正)时,不可能以最小均方误差测量相位。在标准方法中,为了实现这个最小误差,需要对数(误差)数量的控制量子位。这里展示了如何仅使用两个控制量子位来执行此测量,从而降低量子算法的量子位要求。我们的方法对应于一次准备一个量子比特的最佳控制状态,而它同时被测量过程消耗。
2023-03-22 quant-ph
Optimal quantum parameter estimation of two interacting qubits under decoherence
研究了两个量子比特系统中的参数估计问题,其中每个量子比特都独立地与它的马尔可夫环境相互作用。详细研究了退相干率$γ$和两量子比特相互作用强度$v$估计的灵敏度。特别地,采用量子费舍尔信息的动力学作为量化估计精度的度量。我们发现量子费舍尔信息与退相干率的关系在幺正极限和完全退相干极限下分别类似于$t^2/[\exp(γt)-1]$和$\exp(-2γt)$.当我们估计相互作用强度$v$时,量子费舍尔信息随时间呈现振荡行为。此外,我们的结果提供了进一步的证据,输入态的纠缠可能不会增强量子精密测量。
2014-01-13 quant-ph
Generation and Eight-port Homodyne Characterization of Time-bin Qubits for Continuous-variable Quantum Information Processing
我们用连续波光在实验上产生了任意的时间仓量子比特。我们的量子比特的独特优势是它与确定性连续变量量子信息处理的兼容性。这种兼容性来自其与连续波的光学相干性、明确定义的时空模式以及当前连续可变技术的操作带宽内的频谱。我们还展示了一个有效的方案,通过八端口零差测量来表征时间仓量子比特。这使得量子比特能够完全表征为双模状态,以及与基于Mach-Zehnder干涉仪和光子检测的传统方案等效的灵活分析。
2013-02-05 quant-ph
Quantum state estimation when qubits are lost: A no-data-left-behind approach
我们提出了一种方法,贝叶斯平均估计的量子态使用超球面参数化和实验特定的可能性,允许利用所有可用的数据,即使当量子比特丢失。利用这种方法,我们报告了理想单量子比特的第一个封闭形式的贝叶斯均值估计。由于计算的限制,我们利用数值采样来确定光子双量子比特实验的贝叶斯均值估计,在该实验中,我们的新分析减少了与实验不对称和效率低下相关的负担。该方法适用于任何维数和实验复杂度的量子态。
2016-11-03 quant-ph
Conversion of entanglement between continuous variable and qubit systems
我们研究了纠缠如何在连续变量和量子比特系统之间转移。我们发现双模压缩真空态和连续变量Werner态在保持纠缠的情况下可以转化为无穷多个两量子比特态的乘积态。相反的过程也是可能的。
2006-10-31 quant-ph
Asymptotically Optimal Quantum Amplitude Estimation by Generalized Qubitization
该研究证明量子振幅估计的标准差误差渐近下界约为1.28倍查询次数的倒数,提出可同时块编码多个多项式的广义量子比特化方法,实现了最优渐近精度,验证了下界的紧性。
2024-05-13 quant-ph
Quantum state conversion between continuous variable and qubits systems
研究了如何在连续变量系统和量子比特系统之间实现量子态的转换。引入非线性Jaynes-Cumings相互作用哈密顿量来完成转换。通过对热态转换过程的详细分析,表明该方法可以达到较好的保真度。
2006-10-31 quant-ph
High-Precision Observable Estimation with Single Qubit Quantum Memory
针对多量子比特可观测量估计中散粒噪声累积问题,提出利用单量子比特量子存储器累积测量数据,以更少交互次数实现高精度估计,所需测量次数随泡利字符串数按N^(2/3)规模减少。
2023-08-31 quant-ph
Bayesian estimation of one-parameter qubit gates
我们解决量子比特系统的单参数幺正门的估计,并寻求最佳的探测和测量。详细分析了单量子位和双量子位探针,重点是估计过程的精度和稳定性。采用贝叶斯推断,并与最终的量子极限精度进行比较,考虑到贝叶斯估计在非渐近制度的有偏性质。此外,通过估计门参数的渐近后验分布,并与Monte Carlo模拟实验的结果进行比较,我们证明了Bayes估计量在有限次运行后实际上是渐近最优的。对测量设置的波动的估计过程的鲁棒性进行了研究,并使用纠缠来提高估计方案的整体稳定性也进行了详细分析。
2008-12-04 quant-ph
Simultaneous model selection and parameter estimation: A superconducting qubit coupled to a bath of incoherent two-level systems
在量子系统的表征中,在收集数据时基于数据调整测量设置通常可以在效率上优于独立于数据进行的常规测量。现有的自适应选择测量设置的方法假设模型或未知参数的数量是已知的。我们介绍了同时自适应模型选择和参数估计。我们应用我们的技术表征的超导量子比特和浴的非相干二能级系统,领先的退相干机制,在国家的最先进的超导量子比特。
2016-11-17 quant-ph
Direct Estimation of Single- and Two-Qubit Hamiltonians and Relaxation Rates
我们提供了一种新的方法,通过利用一个单一的测量设备的量子哈密顿系统的特性。具体来说,我们演示了如何外部量子相关可以用于哈密顿识别任务。我们明确地介绍了直接估计单和双量子位哈密顿参数的实验程序,也为同时估计横向和纵向弛豫速率,使用一个单一的贝尔状态分析仪。我们的方法比以前的方法的一个优点是,它有一个内置的功能,这使得它适合部分表征的哈密顿参数。
2008-04-23 quant-ph
Fisher information of a single qubit interacts with a spin-qubit in the presence of a magnetic field
本文利用量子费舍尔信息估计了中心量子比特与单自旋量子比特相互作用的参数。讨论了纵向、横向和旋转磁场强度对估计精度的影响。它示出,在谐振的情况下,峰值的数量,因此,随着旋转磁场强度增加的估计区域的大小增加。中心量子比特参数的精确估计取决于中心和自旋量子比特的初始状态设置,要么编码经典信息,要么编码量子信息。结果表明,当两个量子比特编码经典信息时,估计度的上界较大。在非共振情况下,估计程度取决于纵向/横向强度中的哪一个较大。中心量子比特和自旋量子比特之间的耦合常数对权重和相位参数的估计程度有不同的影响,其中权重参数的估计可能性随着耦合常数的增大而减小,而相位参数的估计可能性随着耦合常数的增大而增大.对于大量的自旋粒子,即我们有一个自旋浴粒子,Fisher信息的上界相对于中心量子比特的权重参数随着自旋粒子的数量的增加而减小。随着相互作用时间的增加,上界出现在不同的初始值的权重参数。
2017-12-21 quant-ph
Multi-parameter estimation of the state of two interfering photonic qubits
本文提出基于偏振分辨双光子干涉的新型干涉测量技术,以最大灵敏度同时估计两个干涉光子量子比特偏振态的多个参数,并验证了其在有限采样下的实验可行性与精度。
2024-05-21 quant-ph
Qubit Quantum Metrology with Limited Measurement Resources
量子资源,如纠缠,可以降低参数估计过程的不确定性,超出经典可能的范围。这种现象是很好地描述了无噪声系统与渐近许多测量资源的量子Cramer-Rao界,但没有一般的描述存在的制度有限的测量资源。我们解决这个问题,通过定义一个贝叶斯量词的不确定性,适合有限资源的制度,并通过开发一个数学描述的参数估计过程,使用量子位探针,以估计它们引起的旋转角度。我们模拟的量子比特估计方案在有限的资源使用一个单一的类的探测状态的政权。我们发现,在无噪声系统中,量子比特之间的纠缠总是降低估计的不确定性,然而,量子优势减少的估计中使用较少的量子比特。我们还发现,强退相噪声的存在完全消除了量子优势,无论使用的量子位探针的数量。
2021-08-05 quant-ph
Optimal signal processing for continuous qubit readout
量子二能级系统或现代术语中的量子位的测量通常涉及与量子位相互作用的电磁场,然后连续测量场并从噪声场测量中推断量子位状态。在测量期间,量子位可能经历自发跃迁,进一步使观察者看不到初始量子位状态。利用随机检测理论中的一些众所周知的技术,在这里,我们提出了一种新的信号处理协议,可以在存在噪声和量子比特动态的情况下从测量中最优地推断出初始量子比特状态。假设连续的量子非爆破测量与高斯或泊松噪声和一个经典的马尔可夫模型的量子位,我们推导出解析解的协议在一些特殊情况下的利益使用伊藤演算。我们的方法适用于多假设检验的强大的量子比特读出和相关的实验量子比特在超导微波电路,囚禁离子,氮空位中心的金刚石,半导体量子点,或硅中的磷施主。
2014-08-06 quant-ph
Enhanced Multi-Qubit Phase Estimation in Noisy Environments by Local Encoding
第一代多量子比特量子技术将由噪声、中等规模的设备组成,主动纠错仍然遥不可及。因此,为了利用这些设备,必须使用被动错误保护,以满足噪声保护和资源开销之间的谨慎权衡。在这里,我们实验证明,单量子比特编码可以显着增强纠缠和相干的四量子比特图状态的本地噪声的鲁棒性与首选方向。特别是,我们明确表明,本地编码提供了一个显着的实际优势,在嘈杂的环境中的相位估计。这证明了局域么正编码在现实条件下的有效性,在多量子比特量子技术中具有潜在的应用,用于计量、多方保密和纠错。
2019-06-13 quant-ph
Universal unitary transfer of continuous-variable quantum states into a few qubits
我们提出了一个将任意连续变量量子态转换成几个离散变量量子比特并返回的协议。该协议是确定性的,只利用双模拉比型的相互作用,这是很容易在捕获离子和超导电路平台。将无限维状态转移到有限维寄存器中所引起的不可避免的错误随着量子比特的数量呈指数级抑制。此外,编码状态表现出对噪声的鲁棒性,例如作用于量子比特的失相和振幅阻尼。因此,我们的协议提供了一个强大的和灵活的工具,离散连续的混合量子系统。
2021-06-23 quant-ph
Quantum Phase Estimation with an Arbitrary Number of Qubits
由于可扩展性的巨大困难,在量子计算机制的早期阶段,量子计算机在量子比特的数量上受到限制。除了用于存储相应特征向量所需的量子位之外,假设我们还有额外的k个量子位可用。给定这样一个约束k,我们提出了一种方法的相位估计的特征相位的精确n位精度。该方法采用量子傅里叶变换(QFT)的标准递归电路,并采用经典位来实现这一任务。我们的算法具有O(n \log k)的复杂度,而不是O(n^2)在传统的QFT,在旋转门的总调用。我们还设计了一个方案,通过使用k个可用的量子比特通过连续分数的方法或同时丢番图近似实现的因式分解算法。
2013-06-12 quant-ph
Multiparameter Quantum Estimation in a Raman-Coupled Two-Qubit System
Mohammed V University in Rabat(拉巴特穆罕默德五世大学);Ibnou Zohr University(伊本佐赫尔大学)
研究拉曼耦合双量子比特系统的多参数量子估计,通过推导量子费希尔信息矩阵解析表达式,获得量子克拉美-罗界,揭示最佳工作区域,表明同时估计在特定区域优于独立估计,为该系统精度极限及量子传感等提供见解。
2026-07-14 quant-ph
Continuous-variable qubit on an optical transverse mode
连续可变(CV)量子比特可以在光学纵模上创建,其中量子信息通过具有正交振幅的偶数和奇数薛定谔猫态的叠加来编码。基于傍轴光学和量子力学的相似特性,我们提出了一个在光学横模上产生和检测CV量子比特的系统。作为原理验证实验,我们生成了六个CV量子比特态,并观察了它们在位置和动量空间中的概率分布。这使我们能够为CV量子计算准备一个非高斯的初始状态。CV量子比特的其他潜在应用包括光束轮廓的绝热控制、横模上的相移键控以及使用CV量子比特状态的量子密码术。
2013-10-07 quant-ph
Measuring the purity of a qubit state: entanglement estimation with fully separable measurements
给定一个量子比特状态的有限数量的$N$副本,我们计算使用联合测量协议估计其纯度可以达到的最大保真度。我们证明了在渐近$N\to\infty$极限下,如果使用经典通信,可分离测量协议可以与最优联合测量协议一样有效。这反过来又表明,两个量子比特状态的纠缠的最佳估计也可以通过完全可分离的测量渐近地实现。我们的整体贝叶斯方法和量子Cramer-Rao界之间的关系进行了讨论。
2005-06-14 quant-ph
Single-qubit probes for temperature estimation in the presence of collective baths
本文研究双量子比特耦合公共与局域热库时的单比特温度估计,揭示集体效应和冷局域热库对精度的增强,并提出借助公共热库及集体 Lamb 位移实现远程测温的方案。
2025-06-03 quant-ph
Process estimation in qubit systems: a quantum decision theory approach
我们将量子决策理论作为一个方便的框架来分析量子比特系统中的进程鉴别和估计。特别地,我们讨论了以下问题:i)如何区分给定的么正微扰是否已被施加到量子比特系统; ii)如何确定最小可检测微扰的幅度。为了解决第一个问题,我们利用所谓的贝叶斯策略,并寻找最佳的测量来区分,以最小的错误概率,是否酉变换已被应用到一个给定的信号。对于第二个问题,我们采用Neyman和Pearson的策略来确定量子力学对量子比特变换的最小可检测振幅所提出的极限。我们考虑了量子比特的纯和混合初始制备,并解决了相应的二元决策问题。我们还分析了纠缠量子比特在估计协议中的使用,并发现纠缠,在一般情况下,提高稳定性,而不是精度。最后,我们考虑到可能发生的不同类型的背景噪声,并评估相应的影响的歧视策略。
2019-05-18 quant-ph
Decoherence control: Universal protection of two-qubit states and two-qubit gates using continuous driving fields
利用局部静态场和振荡场构造了一种场配置,以实现对两量子比特态的通用(但低阶)保护。也就是说,如果与环境的截止频率相比,驱动场频率足够大,则可以保护两个量子比特状态免受任意系统-环境耦合。同样重要的是,我们证明了可以构建驱动场来保护两量子比特纠缠门不受退相干的影响,而不需要假设任何特定形式的系统-环境耦合。利用非马尔可夫主方程,我们进一步证明了我们的连续动态退耦场在保护纠缠方面的有效性,以及受保护的双量子比特门在产生纠缠方面的优异性能.这一结果对目前利用通用动态退耦脉冲序列进行纠缠保护的研究具有一定的补充作用。
2011-10-30 quant-ph
Quantum state tomography with time-continuous measurements: reconstruction with resource limitations
我们提出并分析了量子态估计(层析成像),使用连续的量子测量与资源限制,允许许多量子比特的全局状态仅从测量几个构造。我们给出了一个证明的原则调查表明成功的层析重建的任意初始量子态的三种不同的情况:单量子比特,远程量子比特,和两个相互作用的量子比特。层析重建只利用一个连续的弱探针的一个单一的量子比特可观察的,一个固定的耦合哈密顿量,连同单量子比特控制。在单量子比特的情况下,一个可观测的连续测量和拉比振荡的组合足以找到所有三个未知的量子比特状态分量。对于两个相互作用的量子位,其中仅测量第一量子位的一个可观测量,可以实现控制哈密顿算子以经由量子位-量子位相互作用和局部应用于每个量子位的拉比振荡控制将所有量子信息转移到测量的可观测量。通过分析弱测量极限下的酉动力学和Fisher信息矩阵的估计,讨论了不同的控制集,并对层析结果进行了数值模拟。结果,我们得到了重建的状态的结晶度超过0.98与几千个测量运行。
2018-05-30 quant-ph
Entanglement at distance: qubits versus continuous variables
考虑了在有损耗的情况下获得远距离最大纠缠光子态的问题。我们比较了两种不同的方案在建立$N$共享ebits方面的效率:i)$N$单ebit态,量子比特编码在偏振上; ii)单连续变量纠缠态(emode),通过最优局域操作和经典通信(LOCC)协议来获得$2^N$维最大纠缠态,量子比特编码在光子数上.
2002-05-13 quant-ph
Optimized entanglement for quantum parameter estimation from noisy qubits
对于$N$ -分量复合量子系统的参数估计,已知可分离制备导致均方估计误差缩放为$1/N$,而纠缠制备在某些条件下可以提供较小的误差与$1/N^2$缩放。然而,这种量子超效率对于噪声或退相干是非常脆弱的,并且通常在大$N$处随着任何少量的随机噪声渐近地消失。为了补充这一渐近表征,我们描述了如何估计效率演变的纠缠系统的大小$N$和它的纠缠度的函数。我们解决了量子比特相位估计的一般情况,也有意义的频率估计。退相干由与相位旋转交换的大类噪声表示,包括去极化噪声、相位翻转噪声和热量子噪声。在这些一般条件下,明确的表达式推导出的量子费舍尔信息量化的最终可实现的效率估计。我们面对在任何大小的$N$的最佳可分离制备的效率,与任意纠缠度的纠缠制备。我们展示了$1/N^2$超效率没有噪声,并证明其渐近消失在大$N$的任何非零噪声配置。为了最大限度地提高估计效率,我们描述了存在一个最佳的$N_{\rm opt}$的纠缠系统的大小以及最佳程度的纠缠。对于非单位噪声,最大效率通常在部分纠缠时获得。将$N$量子位嵌入到由$N_{\rm opt}$纠缠量子位形成的独立块中,在大的$N$上恢复了非零效率,该非零效率可以比最佳制备的$N$独立量子位的效率提高。纠缠探测器中的一个非活动量子位有时对估计最有效。
2019-04-03 quant-ph
High Precision Qubit-Efficient Variational Continuous Optimization via Amplitude Estimation
University of Connecticut(康涅狄格大学)
提出一种将连续变量编码为单量子比特振幅的变分框架,利用振幅估计提高读出精度,以恒定量子比特代价替代二进制离散化的对数增长,实现高精度连续优化。
2026-06-07 quant-ph
Nuisance parameter problem in quantum estimation theory: General formulation and qubit examples
在本文中,我们分析了量子状态估计问题时,一些参数是不感兴趣的估计。在经典统计学中,这些不相关的参数被称为讨厌的参数,这个问题在统计学的许多实际应用中非常重要。然而,鲜为人知的是,在量子状态估计问题的干扰参数的影响。本文的主要贡献是首先制定多余的参数问题的量子状态估计理论,然后提出了一种方法,如何消除多余的参数,以获得一个估计误差界的参数的兴趣。我们还开发了有用的方法来处理多余参数的问题,在量子的情况下,并揭示了显着的差异,从经典的情况。特别是,我们澄清一个内在的权衡关系,估计滋扰参数和参数的兴趣。一般量子位模型的详细检查,强调我们不能忽略的滋扰参数的影响一般。量子比特系统中的几个例子来说明我们的发现。
2019-05-12 quant-ph
Encoding a Qubit into a Cavity Mode in Circuit-QED using Phase Estimation
Gottesman,Kitaev和Preskill已经制定了一种将量子比特编码到振荡器中的方法,这样量子比特就可以免受相空间中的小位移(平移)的影响。这种编码的基本思想是,低速率的错误过程可以扩展为小的移位错误。量子比特空间被定义为两个相互交换的位移算子$S_p$和$S_q$的本征空间,它们充当相空间中的大位移/平移。我们提出并分析了这些量子位态的近似创建耦合振荡器的一系列辅助量子位。状态的这种准备使用相位估计的想法,其中位移算子(例如$S_p$)的相位被近似确定。我们考虑几种可能的形式的相位估计。我们分析了重复和自适应相位估计的性能,作为最简单和实验上最可行的方案,给出了一个现实的上限振荡器中的光子数。我们提出了一个详细的物理实现该协议使用之间的色散耦合transmon辅助量子比特和腔模式的电路QED。我们提供了一个估计,在当前的实验设置中,可以使用$8$轮的自适应相位估计从压缩真空态制备良好的代码态,总共持续约$4 μ$秒,具有$94\%$(预示的)成功机会。
2015-11-27 quant-ph
Continuous dynamical decoupling and decoherence-free subspaces for qubits with tunable interaction
保护量子态不受环境的退相干影响对于量子计算器件和量子模拟器的发展具有重要意义。在这里,我们介绍了一个连续的动态解耦协议,使我们能够保护两个量子比特之间的纠缠门操作的环境噪声。我们提出了一个简单的模型,该模型涉及两个量子位,它们彼此相互作用,其强度取决于它们的相互距离,并在它们之间产生纠缠,以及与环境的接触。环境的性质,也就是说,它是否充当量子位的个人或公共浴池,也由量子位的有效距离控制。结果表明,引入的连续动态解耦方案在保护纠缠操作方面效果良好。此外,在某些情况下,量子比特的动力学自然地将它们引导到无退相干的子空间中,该子空间可以用于补充连续动力学解耦。
2019-04-09 quant-ph
Continuous decomposition of quantum measurements via qubit probe feedback
已知任何两个结果的量子测量都可以通过反馈回路被分解为一个连续的随机过程。在这篇文章中,我们描述了这些分解是可能的,当反馈回路的每次迭代由与探针系统的相互作用引起的弱测量组成。我们限制自己的情况下,当探针是一个量子比特和探针和系统之间的相互作用哈密顿量是常数。我们发现,即使有能力在整个连续分解过程中执行任意单一脉冲,只有两个不同的奇异值的广义测量是可以实现的。然而,这足以使用量子位探针和简单的相互作用哈密顿量来分解广义量子位测量。
2014-06-19 quant-ph
Collective vs local measurements in qubit mixed state estimation
我们讨论的问题,估计一个一般的(混合)量子比特状态。我们给出了可以从任何给定的测量集合中推断出的最佳猜测。对于集体测量和大量的$N$的副本,我们表明,估计的误差为1/N。对于局部测量,我们专注于更简单的情况下,躺在赤道平面上的布洛赫球的状态。我们表明,标准的层析技术导致的误差成正比于$1/N^{1/4}$,而我们的最佳数据处理,它是成正比于$1/N^{3/4}$。
2003-09-17 quant-ph
Faster ground state preparation and high-precision ground energy estimation with fewer qubits
我们提出了一个通用的量子算法,用于从给定的试探态制备量子哈密顿量的基态。该算法基于最近在解决量子线性系统问题的背景下开发的技术[Childs、Kothari、Somma'15]。我们表明,相比基于相位估计的算法,我们的算法的运行时间是指数更好的允许误差的函数,至少二次方更好的重叠与审判状态的函数。我们还表明,我们的算法需要更少的辅助量子比特比现有的算法,使其具有吸引力的小型量子计算机的早期应用。此外,如果需要非常高的精度,则它可以用于比相位估计更快地确定未知的地面能量。
2018-02-02 quant-ph
Parameter estimation of qubit states with unknown phase parameter
讨论了在相位参数未知的情况下,量子二能级系统--量子比特系统的参数估计问题。我们分析了权衡关系的均方误差估计相关参数时,可分离的测量的基础上已知的精度界限,对称对数导数克拉美-拉奥界和林吉尔-马萨(HGM)界。我们研究了达到HGM界的最佳测量,并讨论了它的性质。我们证明了利用给定的$n$量子态的一部分来估计相位参数,可以渐近地得到相关参数的HGM界。我们还讨论了Holevo界,它可以通过集体测量渐近地获得。
2015-02-24 quant-ph
Estimation of pure qubit states with collective and individual measurements
我们分析了一个量子比特纯态的估计通过本地测量$N$相同的副本,并比较其平均保真度的各向同性先验概率分布的绝对上限集体测量。我们讨论两种情况:第一种是将状态限制在布洛赫球的赤道上,形式上等价于相位估计;第二种是对状态没有约束,也可以被认为是使用由$N$平行自旋构成的量子箭头来估计空间中的方向。我们讨论了各种计划,没有经典的通信和比较他们的效率。我们表明,最一般的集体测量的保真度总是可以实现渐近与本地测量和没有经典的通信。
2004-12-22 quant-ph
Quantum expectation value estimation by doubling the number of qubits
本研究评估了一种通过将量子比特数量加倍并在 Bell basis 中相干测量两份量子态,以同时估计所有 Pauli strings 期望值绝对值的方法,数值实验表明在中等精度下可显著减少测量次数。
2024-12-19 quant-ph
A scheme for quantum teleportation between discrete and continuous encodings of an optical qubit
量子信息在不同性质的物理系统之间的传递是量子技术中的核心问题。特别具有挑战性的是各种谐振子系统的离散和连续自由度之间的转移。在这里,我们实现了一个协议,用于传送一个连续变量的光学量子比特,通过相干态编码,到一个离散变量,单轨量子比特-真空和单光子光学状态的叠加-通过混合纠缠资源。我们在不同相位的相干态上测试了我们的协议,并获得了保真度为$0.83\pm0.04$的量子比特。我们还发现,所得到的量子位的相位与输入的相位一致,与目标值的标准偏差为$3.8^\circ$。我们的工作开辟了广泛应用的量子信息处理技术,离散和连续变量编码在同一个光路相结合的方式。
2016-05-27 quant-ph
Entangling measurements for multiparameter estimation with two qubits
仔细剪裁探测器的量子态提供了以前所未有的精度研究物质的能力。然而,与样品的相互作用很少被单个参数完全包含,并且探针中包含的信息需要在多个参数上进行划分。然后存在实际的界限,最终的联合估计精度集的不可用的一个单一的最佳测量的所有参数。在这里,我们讨论如何修改这些考虑为两个级别的量子探针-量子比特-通过使用两个副本和纠缠测量。我们发现,相位和相位扩散的联合估计受益于这样的集体测量,而对于多个相位,没有增强可以观察到。我们证明了这一点,在一个原则的光子学设置。
2017-04-11 quant-ph
Experimental estimation of quantum discord for polarization qubit and the use of fidelity to assess quantum correlations
我们解决了由一对偏振量子比特组成的系统的熵量子不和谐的实验测定。我们比较了全部和部分断层扫描的结果,发现这两个决定是统计上兼容的,部分断层扫描导致去极化状态的不和谐值较小。尽管事实上,我们的国家很好地描述,在保真度方面,由家庭的去极化或相位阻尼状态,他们的熵不和谐可能是很大的不同,从这些类别的状态预测,这样,没有可靠的估计程序超出层析成像可以有效地实施。我们的结果,加上缺乏一个通用的两量子比特状态的熵不和谐的解析公式,表明量子不和谐的估计是一个固有的噪声过程。此外,我们质疑使用保真度作为品质因数来评估量子相关性。
2013-05-21 quant-ph
Single qubit estimation from repeated unsharp measurements
当估计未知的单个纯量子比特态时,最佳保真度为2/3。众所周知,通过沿随机方向的偏振的单个理想测量,可以在一个步骤中实现值2/3。分析了长序列非锐化偏振测量的反策略。在一般情况下,量子比特在重复测量的影响下的演化是相当复杂的。幸运的是,在非常不精确的测量的一定限度内,量子比特将服从简单的随机演化方程,该方程长期以来以时间连续测量理论的名义而闻名。我讨论了非常不清晰的测量结果将如何渐近地有助于我们对原始量子位的了解。令人放心的是,对于足够长的非锐化测量序列,保真度将达到最佳的2/3。
2002-05-23 quant-ph
Decoherence Estimation of Superconducting Qubit
本研究针对超导量子比特的退相干问题,仅用Caldeira-Leggett电学模型分析其物理作用机制,得到Lindblad主方程所需的相干损耗速率,结果与实测强相关,还可推导仿真用电路特性。
2025-10-29 quant-ph
Entanglement estimation in non-optimal qubit states
近年来,人们在量子费舍尔信息(QFI)和量子纠缠之间建立了联系。在两量子比特系统的情况下,所有的纯纠缠态都可以用于子散粒噪声干涉术,而它们的QFI满足一个充分必要条件[1]。在M-量子比特系统中,QFI只是在检测一般状态的纠缠度的任务中提供了一个充分条件[2]。在我们的工作中,我们分析表明,对于一个大类的单参数非最佳的两量子比特状态,最大纠缠态与QFI的驻点,作为这样的参数的函数。我们表明,通过数值模拟,这种情况下保持这类状态的一般化到一个通用的M-量子比特系统。此外,我们还提出了一个干涉仪方案,可以探测到一大类双自旋态的纠缠。
2019-11-06 quant-ph
Depolarizing channel parameter estimation using noisy initial states
我们考虑当可能采用的可用初始状态是混合的时,估计与量子比特去极化通道相关联的参数。我们使用量子费舍尔信息作为估计准确性的衡量标准,将使用产物状态量子位集合的协议与量子位处于相关状态的协议进行比较。我们表明,对于某些参数值和初始状态,相关状态协议可以产生更大的准确性,每个通道调用比产品状态协议。我们表明,对于某些参数和初始状态,使用两个以上的量子比特和通道调用是有利的。这些结果与已知的使用纯初始状态和对纠缠量子比特的单通道调用的最佳情况形成对比。
2015-06-19 quant-ph
Physical model of continuous two-qubit parity measurement in a cavity-QED network
我们提出并分析了连续纠错所需的两个量子位奇偶校验测量的物理实现,假设一个设置,其中单个量子位强耦合到单独的光学腔。探测光从两个腔中依次散射,通过固定正交零差光探测实现连续宇称测量。我们提出的模型的基础上量子随机微分方程(QESTs)的一个理想的连续宇称测量和我们建议的腔量子电动力学(腔QED)的实施;最近的绝热消除定理QESTs的是用来断言强收敛的物理参数的适当限制,后者到前者。通过数值模拟研究了腔QED方案的性能。
2008-12-05 quant-ph
From Qubits to Continuous-Variable Quantum Computation
通过在谐振子中对量子进行编码并研究d ->无穷大极限,我们给出了一种全新的连续变量量子计算的实现。广义泡利群是由谐振子的数和相位算符生成的。
2002-08-01 quant-ph
Mean of continuous variables observable {\it via} measurement on single qubit
结果表明,任何有界谱观测量的平均值都可以由耦合到给定系统的{ \it single}量子比特辅助系统的测量的二进制统计唯一确定.可观察结构完全编码在相应的POVM中。该方法被推广到远程实验室范例的情况下,并在纠缠检测的上下文中讨论了几个本地测量。结果也讨论了在量子编程的背景下。
2002-10-23 quant-ph