通用单次量子比特读取的最优后处理

B. D'Anjou; W. A. Coish

doi:10.1103/PhysRevA.89.012313

通用单次量子比特读取的最优后处理

量子物理 2014-01-16 v1 介观与纳米尺度物理

作者: B. D'Anjou , W. A. Coish

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摘要

我们分析了应用于单次量子比特读取的三种不同后处理方法：平均信号（盒式滤波器）、峰值信号和最大似然法。与以往工作不同，我们考虑了与指示其中一个量子比特状态的脉冲前沿相关的随机开启时间 $t_i$ 。该模型适用于基于自旋 - 电荷转换的自旋量子比特读取，并且在信噪比 $r$ 较大的极限下，也普遍适用于其他几种物理系统，包括基于荧光的离子阱量子比特读取和氮 - 空位中心自旋读取。我们推导了与峰值信号和盒式滤波器相关的条件概率分布的解析闭式表达式。对于盒式滤波器，我们发现当 $t_i$ 为随机时，单次错误率 $\varepsilon$ 的渐近标度为 $\varepsilon \sim \ln r/\sqrt{r}$ ，这与 $t_i$ 为确定性时的结果 $\varepsilon \sim \ln r/ r$ 形成对比。因此，当 $t_i$ 为随机时，峰值信号法显著优于盒式滤波器，而当 $t_i$ 为确定性时仅略优（这一结果与盒式滤波器广泛用于基于荧光的读取以及峰值信号法用于自旋 - 电荷转换的现状一致）。我们将理论上最优的最大似然法推广至随机 $t_i$ 情形，并通过数值模拟表明，随机开启时间 $t_i$ 总是导致更大的单次错误率。基于这一观察，我们提出了一种通过强制 $t_i$ 为确定性来提高单次读取质量的通用策略。

关键词

量子比特读取后处理最大似然盒式滤波器峰值信号随机开启时间自旋 - 电荷转换错误率

引用

@article{arxiv.1311.2979,
  title  = {Optimal post-processing for a generic single-shot qubit readout},
  author = {B. D'Anjou and W. A. Coish},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1311.2979},
  year   = {2014}
}

备注

14 pages, 6 figures. Submitted to Physical Review A

通用单次量子比特读取的最优后处理

摘要

关键词

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