Διαδοχικός έλεγχος υποθέσεων για κβαντικά συστήματα που παρακολουθούνται συνεχώς

Διαδοχικός έλεγχος υποθέσεων για κβαντικά συστήματα που παρακολουθούνται συνεχώς

Χρονική σήμανση: 20 Μαρτίου 2024 11:08 π.μ.
Διαδοχικός έλεγχος υποθέσεων για κβαντικά συστήματα συνεχούς παρακολούθησης PlatoBlockchain Data Intelligence. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Τζούλιο Γκασμπάρι1, Ματίας Μπιλκής1,2, Elisabet Roda-Salichs1, και John Calsamiglia1

1Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Department de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Βαρκελώνη), Ισπανία
2Computer Vision Center, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​Ισπανία

Βρείτε αυτό το άρθρο ενδιαφέρουσα ή θέλετε να συζητήσετε; Scite ή αφήστε ένα σχόλιο για το SciRate.

Περίληψη

Θεωρούμε ένα κβαντικό σύστημα που παρακολουθείται συνεχώς, δίνοντας ένα σήμα μέτρησης. Από μια τέτοια ροή δεδομένων, πρέπει να συναχθούν πληροφορίες σχετικά με τη δυναμική του υποκείμενου συστήματος. Εδώ εστιάζουμε σε προβλήματα ελέγχου υποθέσεων και προτείνουμε τη χρήση διαδοχικών στρατηγικών όπου το σήμα αναλύεται σε πραγματικό χρόνο, επιτρέποντας στο πείραμα να ολοκληρωθεί μόλις η υποκείμενη υπόθεση μπορεί να αναγνωριστεί με μια πιστοποιημένη προδιαγεγραμμένη πιθανότητα επιτυχίας. Αναλύουμε την απόδοση των διαδοχικών δοκιμών μελετώντας τη συμπεριφορά του χρόνου διακοπής, δείχνοντας ένα σημαντικό πλεονέκτημα σε σχέση με τις στρατηγικές που χρησιμοποιούνται επί του παρόντος με βάση έναν σταθερό προκαθορισμένο χρόνο μέτρησης.

► Δεδομένα BibTeX

► Αναφορές

[1] Markus Aspelmeyer, Tobias J. Kippenberg και Florian Marquardt. «Οπτομηχανική κοιλότητας». Rev. Mod. Phys. 86, 1391–1452 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1391

[2] James Millen, Tania S Monteiro, Robert Pettit και A Nick Vamivakas. «Οπτομηχανική με αιωρούμενα σωματίδια». Reports on Progress in Physics 83, 026401 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6633 / ab6100

[3] John Kitching, Svenja Knappe και Elizabeth A. Donley. "Ατομικοί αισθητήρες - μια ανασκόπηση". IEEE Sensors Journal 11, 1749–1758 (2011).
https://doi.org/​10.1109/​JSEN.2011.2157679

[4] Dmitry Budker και Michael Romalis. «Οπτική μαγνητομετρία». Nature Physics 3, 227–234 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys566

[5] Bei-Bei Li, Lingfeng Ou, Yuechen Lei και Yong-Chun Liu. «Οπτομηχανική ανίχνευση κοιλότητας». Nanophotonics 10, 2799–2832 (2021).
https://doi.org/ 10.1515/nanoph-2021-0256

[6] Pardeep Kumar, Tushar Biswas, Kristian Feliz, Rina Kanamoto, M.-S. Chang, Anand K. Jha και M. Bhattacharya. «Οπτομηχανική ανίχνευση κοιλότητας και χειρισμός ατομικού μόνιμου ρεύματος». Phys. Αναθ. Lett. 127, 113601 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.113601

[7] Shabir Barzanjeh, André Xuereb, Simon Gröblacher, Mauro Paternostro, Cindy A. Regal και Eva M. Weig. «Οπτομηχανική για κβαντικές τεχνολογίες». Nature Physics 18, 15–24 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-021-01402-0

[8] John Kitching. «Ατομικές συσκευές σε κλίμακα τσιπ». Applied Physics Reviews 5, 031302 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5026238

[9] BP et al Abbott. «Παρατήρηση βαρυτικών κυμάτων από μια δυαδική συγχώνευση μαύρης τρύπας». Phys. Αναθ. Lett. 116, 061102 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.061102

[10] Morgan W. Mitchell και Silvana Palacios Alvarez. «Συνέδριο: Κβαντικά όρια στην ενεργειακή ανάλυση αισθητήρων μαγνητικού πεδίου». Rev. Mod. Phys. 92, 021001 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.92.021001

[11] Mingkang Wang, Diego J. Perez-Morelo, Georg Ramer, Georges Pavlidis, Jeffrey J. Schwartz, Liya Yu, Robert Ilic, Andrea Centrone και Vladimir A. Aksyuk. «Να νικήσει τον θερμικό θόρυβο σε μια δυναμική μέτρηση σήματος από έναν νανοκατασκευασμένο οπτομηχανικό αισθητήρα κοιλότητας». Science Advances 9, eadf7595 (2023).
https://doi.org/​10.1126/​sciadv.adf7595

[12] HM Wiseman και GJ Milburn. «Κβαντική θεωρία μετρήσεων πεδίου-τετραγωνισμού». Phys. Rev. A 47, 642-662 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.642

[13] Howard M Wiseman και Gerard J Milburn. «Κβαντική μέτρηση και έλεγχος». Πανεπιστημιακός Τύπος του Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511813948

[14] Stefan Forstner, Joachim Knittel, Eoin Sheridan, Jon D. Swaim, Halina Rubinsztein-Dunlop και Warwick P. Bowen. «Ευαισθησία και απόδοση αισθητήρων οπτομηχανικού πεδίου κοιλότητας». Photonic Sensors 2, 259–270 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s13320-012-0067-2

[15] Mankei Tsang. «Συνεχής δοκιμή κβαντικής υπόθεσης». Phys. Αναθ. Lett. 108, 170502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.170502

[16] Søren Gammelmark και Klaus Mølmer. «Συμπεράσματα παραμέτρων Bayes από συνεχώς παρακολουθούμενα κβαντικά συστήματα». Phys. Αναθ. Α 87, 032115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032115

[17] Κουρτ Τζέικομπς. «Θεωρία κβαντικών μετρήσεων και οι εφαρμογές της». Cambridge University Press. (2014).

[18] Κλάους Μόλμερ. «Δοκιμή υποθέσεων με ανοιχτά κβαντικά συστήματα». Physical Review Letters 114, 040401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.040401

[19] Francesco Albareli, Matteo AC Rossi, Matteo GA Paris και Marco G Genoni. «Τελικά όρια για κβαντική μαγνητομετρία μέσω χρονικά συνεχών μετρήσεων». New Journal of Physics 19, 123011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa9840

[20] Alexander Holm Kiilerich και Klaus Mølmer. «Δοκιμή υποθέσεων με ένα συνεχώς παρακολουθούμενο κβαντικό σύστημα». Φυσική Ανασκόπηση Α 98, 022103 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.022103

[21] Jason F. Ralph, Marko Toroš, Simon Maskell, Kurt Jacobs, Muddassar Rashid, Ashley J. Setter και Hendrik Ulbricht. «Δυναμική επιλογή μοντέλου κοντά στο κβαντικό-κλασικό όριο». Phys. Αναθ. Α 98, 010102 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.010102

[22] Ricardo Jiménez-Martínez, Jan Kołodyński, Charikleia Troullinou, Vito Giovanni Lucivero, Jia Kong και Morgan W. Mitchell. «Παρακολούθηση σήματος πέρα ​​από τη χρονική ανάλυση ενός ατομικού αισθητήρα με φίλτρο Kalman». Phys. Αναθ. Lett. 120, 040503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.040503

[23] Jing Liu, Haidong Yuan, Xiao-Ming Lu και Xiaoguang Wang. «Κβαντικός πίνακας πληροφοριών Fiher και εκτίμηση πολλαπλών παραμέτρων». Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 53, 023001 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ab5d4d

[24] Júlia Amorós-Binefa και Jan Kołodyński. «Θορυβώδης ατομική μαγνητομετρία σε πραγματικό χρόνο». New Journal of Physics 23, 123030 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac3b71

[25] Marta Maria Marchese, Alessio Belenchia και Mauro Paternostro. «Θεωρία κβαντικής εκτίμησης βασισμένη στην οπτομηχανική για μοντέλα κατάρρευσης». Entropy 25 (2023).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e25030500

[26] Harry L. Van Trees. «Θεωρία Ανίχνευσης, Εκτίμησης και Διαμόρφωσης, Μέρος Ι». Wiley-Interscience. (2001). 1 έκδοση.
https: / / doi.org/ 10.1002 / 0471221082

[27] Pieter Bastiaan Ober. «Διαδοχική ανάλυση: έλεγχος υποθέσεων και ανίχνευση σημείων αλλαγής». Journal of Applied Statistics 42, 2290–2290 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 02664763.2015.1015813

[28] Αβραάμ Γουόλντ. «Διαδοχική ανάλυση». Courier Corporation. (2004).

[29] Esteban Martínez Vargas, Christoph Hirche, Gael Sentís, Μιχάλης Σκοτινιώτης, Marta Carrizo, Ramon Muñoz Tapia και John Calsamiglia. «Δοκιμή κβαντικής διαδοχικής υπόθεσης». Phys. Αναθ. Lett. 126, 180502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.180502

[30] Yonglong Li, Vincent YF Tan και Marco Tomamichel. «Βέλτιστες προσαρμοστικές στρατηγικές για διαδοχική κβαντική δοκιμή υποθέσεων». Communications in Mathematical Physics 392, 993–1027 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-022-04362-5

[31] Thomas M. Cover και Joy A. Thomas. «Στοιχεία θεωρίας πληροφοριών (σειρά wiley στις τηλεπικοινωνίες και την επεξεργασία σήματος)». Wiley-Interscience. ΗΠΑ (2006).

[32] A. Wald. «Διαδοχικοί έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων». The Annals of Mathematical Statistics 16, 117 – 186 (1945).
https: / / doi.org/ 10.1214 / aoms / 1177731118

[33] Sergei Slussarenko, Morgan M. Weston, Jun-Gang Li, Nicholas Campbell, Howard M. Wiseman και Geoff J. Pryde. «Διακρίσεις κβαντικών καταστάσεων με χρήση του ελάχιστου μέσου αριθμού αντιγράφων». Physical Review Letters 118, 030502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.030502

[34] A. Wald και J. Wolfowitz. «Βέλτιστος χαρακτήρας της δοκιμής διαδοχικής αναλογίας πιθανοτήτων». The Annals of Mathematical Statistics 19, 326–339 ​​(1948). url: https://www.jstor.org/​stable/​2235638.
https: / / www.jstor.org/ stable / 2235638

[35] Viacheslav P. Belavkin. «Μετρήσεις μη κατεδάφισης, μη γραμμικό φιλτράρισμα και δυναμικός προγραμματισμός κβαντικών στοχαστικών διεργασιών». Στο Austin Blaquiére, συντάκτης, Modeling and Control of Systems. Σελίδες 245–265. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (1989).

[36] Gopinath Kallianpur. «Στοχαστική θεωρία φιλτραρίσματος». Τόμος 13. Springer Science & Business Media. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0001867800031967

[37] Tyrone Edward Duncan. «Πυκνότητες πιθανότητας για διεργασίες διάχυσης με εφαρμογές στη θεωρία μη γραμμικού φιλτραρίσματος και στη θεωρία ανίχνευσης». Πανεπιστημιο του Στανφορντ. (1967).

[38] Ρίτσαρντ Έντγκαρ Μόρτενσεν. «Βέλτιστος έλεγχος στοχαστικών συστημάτων συνεχούς χρόνου». Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Μπέρκλεϋ. (1966).

[39] Uroš Delić, Manuel Reisenbauer, Kahan Dare, David Grass, Vladan Vuletić, Nikolai Kiesel και Markus Aspelmeyer. «Ψύξη ενός αιωρούμενου νανοσωματιδίου στην κινητική κβαντική θεμελιώδη κατάσταση». Science 367, 892–895 (2020).
https://doi.org/​10.1126/​science.aba3993

[40] Massimiliano Rossi, Luca Mancino, Gabriel T. Landi, Mauro Paternostro, Albert Schliesser και Alessio Belenchia. «Πειραματική αξιολόγηση της παραγωγής εντροπίας σε ένα συνεχώς μετρούμενο μηχανικό συντονιστή». Phys. Αναθ. Lett. 125, 080601 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.080601

[41] AC Doherty και K. Jacobs. «Έλεγχος ανάδρασης κβαντικών συστημάτων με χρήση εκτίμησης συνεχούς κατάστασης». Phys. Rev. A 60, 2700–2711 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.60.2700

[42] Alessio Serafini. «Κβαντικές συνεχείς μεταβλητές: ένας εκκινητής θεωρητικών μεθόδων». πρέσα CRC. (2017).
https: / / doi.org/ 10.1201 / 9781315118727

[43] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patrón, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro και Seth Lloyd. «Γκαουσιανές κβαντικές πληροφορίες». Rev. Mod. Phys. 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[44] Ludovico Lami Marco G. Genoni και Alessio Serafini. «Υπό όρους και άνευ όρων γκαουσιανή κβαντική δυναμική». Contemporary Physics 57, 331–349 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2015.1125624

[45] RE Kalman και RS Bucy. «Νέα Αποτελέσματα στο Γραμμικό Φιλτράρισμα και Θεωρία Πρόβλεψης». Journal of Basic Engineering 83, 95–108 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1115 / 1.3658902

[46] Marco Fanizza, Christoph Hirche και John Calsamiglia. «Τελικά όρια για την ταχύτερη ανίχνευση σημείων κβαντικής αλλαγής». Physical Review Letters 131, 020602 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.131.020602

[47] Hannes Risken και Hannes Risken. «Εξίσωση Fokker-planck». Πηδών. (1996).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61544-3

[48] A. Szorkovszky, AC Doherty, GI Harris και WP Bowen. «Μηχανική συμπίεση μέσω παραμετρικής ενίσχυσης και ασθενής μέτρησης». Phys. Αναθ. Lett. 107, 213603 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.213603

[49] Andrew C. Doherty, A. Szorkovszky, GI Harris και WP Bowen. "Η προσέγγιση κβαντικής τροχιάς στον έλεγχο κβαντικής ανάδρασης ενός ταλαντωτή επανεξετάστηκε". Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 370, 5338–5353 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2011.0531

[50] Massimiliano Rossi, David Mason, Junxin Chen, Yeghishe Tsaturyan και Albert Schliesser. «Κβαντικός έλεγχος μηχανικής κίνησης με βάση τις μετρήσεις». Nature 563, 53–58 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0643-8

[51] Μ. Μπιλκής. «Github». https://github.com/​matibilkis/​qmonsprt (2020).
https://github.com/​matibilkis/​qmonsprt

[52] Δ. Καζάκος και Π. Παπαντώνη-Καζάκος. «Μέτρα φασματικής απόστασης μεταξύ των διεργασιών Gauss». IEEE Transactions on Automatic Control 25, 950–959 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAC.1980.1102475

[53] Alessio Fallani, Matteo AC Rossi, Dario Tamascelli και Marco G. Genoni. «Μαθησιακές στρατηγικές ελέγχου ανατροφοδότησης για την κβαντική μετρολογία». PRX Quantum 3, 020310 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020310

Αναφέρεται από

Αυτό το Βιβλίο δημοσιεύεται στο Quantum στο πλαίσιο του Creative Commons Attribution 4.0 Διεθνής (CC BY 4.0) άδεια. Τα πνευματικά δικαιώματα παραμένουν στους κατόχους των πρωτότυπων δικαιωμάτων πνευματικής ιδιοκτησίας όπως οι δημιουργοί ή τα ιδρύματά τους

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Quantum Journal