In a standard Quantum Sensing (QS) task one aims at estimating an unknown parameter $\theta$, encoded into an $n$-qubit probe state, via measurements of the system. The success of this task hinges on the ability to correlate changes in the parameter to changes in the system response $\mathcal{R}(\theta)$ (i.e., changes in the measurement outcomes). For simple cases the form of $\mathcal{R}(\theta)$ is known, but the same cannot be said for realistic scenarios, as no general closed-form expression exists. In this work we present an inference-based scheme for QS. We show that, for a general class of unitary families of encoding, $\mathcal{R}(\theta)$ can be fully characterized by only measuring the system response at $2n+1$ parameters. In turn, this allows us to infer the value of an unknown parameter given the measured response, as well as to determine the sensitivity of the sensing scheme, which characterizes its overall performance. We show that inference error is, with high probability, smaller than $\delta$, if one measures the system response with a number of shots that scales only as $\Omega(\log^3(n)/\delta^2)$. Furthermore, the framework presented can be broadly applied as it remains valid for arbitrary probe states and measurement schemes, and, even holds in the presence of quantum noise. We also discuss how to extend our results beyond unitary families. Finally, to showcase our method we implement it for a QS task on real quantum hardware, and in numerical simulations.


翻译:在标准的量子感测(QS)任务中,任务一旨在估算一个未知的参数$\theta$,通过系统测量将它编码成一个以美元为单位的量位探测器状态。任务的成功取决于将参数的变化与系统响应$\mathcal{R}(\theta)$(即测量结果的变化)的变化联系起来的能力。简单的例子中,美元(mathcal{R}(\theta)$)的形式是已知的,但对于现实的假设情况,无法这样说,因为不存在一般的封闭式表达。在这项工作中,我们为QS提出了一个基于推论的系统状态。我们显示,对于一个总编码的统一组合类别,$\mathcal{R}(\\\theta)$($)$的值变化,只能用2n+1美元的参数来测量系统的反应。反过来,让我们推算一个未知的参数的价值,根据测量的响应量值,以及确定测得的数值,甚至可以用来判断测测测算其总体性能说明其表现的精确度。我们整体性 QQQ3。我们从一个数值算出一个数值的数值的数值的数值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值值,如果在一个比值里,如果在一比值里算算算算算算出一个比值里算出一个比值里算出一个比值的值的值里值的值的值的值的值,如果在一个比值的值的值的值值值的值的值的值的值,在一次的值里值里值里值里值里值里值里值里值里值里值里值里, 。

0
下载
关闭预览

相关内容

不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
158+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月7日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月5日
Arxiv
0+阅读 · 2022年8月5日
Arxiv
21+阅读 · 2022年2月24日
Adversarial Mutual Information for Text Generation
Arxiv
13+阅读 · 2020年6月30日
VIP会员
相关VIP内容
不可错过!《机器学习100讲》课程,UBC Mark Schmidt讲授
专知会员服务
71+阅读 · 2022年6月28日
Linux导论,Introduction to Linux,96页ppt
专知会员服务
76+阅读 · 2020年7月26日
专知会员服务
158+阅读 · 2020年1月16日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
168+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
相关资讯
VCIP 2022 Call for Demos
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年6月6日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
23+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
【推荐】用Python/OpenCV实现增强现实
机器学习研究会
14+阅读 · 2017年11月16日
【论文】变分推断(Variational inference)的总结
机器学习研究会
39+阅读 · 2017年11月16日
Capsule Networks解析
机器学习研究会
10+阅读 · 2017年11月12日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2009年12月31日
国家自然科学基金
4+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员