Sekwencyjne testowanie hipotez dla stale monitorowanych układów kwantowych

Sekwencyjne testowanie hipotez dla stale monitorowanych układów kwantowych

Znacznik czasu: 20 marca 2024 11:08
Sekwencyjne testowanie hipotez dla stale monitorowanych systemów kwantowych PlatoBlockchain Data Intelligence. Wyszukiwanie pionowe. AI.

Giulio Gasbarriego1, Matias Bilkis1,2, Elisabet Roda-Salichs1i Johna Calsamiglii1

1Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Department de Física, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelona), Hiszpania
2Centrum widzenia komputerowego, Universitat Autònoma de Barcelona, ​​Hiszpania

Czy ten artykuł jest interesujący czy chcesz dyskutować? Napisz lub zostaw komentarz do SciRate.

Abstrakcyjny

Rozważamy układ kwantowy, który jest stale monitorowany, powodując powstanie sygnału pomiarowego. Z takiego strumienia danych należy wywnioskować informacje na temat dynamiki systemu bazowego. Tutaj skupiamy się na problemach związanych z testowaniem hipotez i proponujemy zastosowanie strategii sekwencyjnych, w których sygnał jest analizowany w czasie rzeczywistym, co pozwala na zakończenie eksperymentu, gdy tylko uda się zidentyfikować podstawową hipotezę z potwierdzonym, określonym prawdopodobieństwem powodzenia. Analizujemy wydajność testów sekwencyjnych, badając zachowanie w czasie zatrzymania, wykazując znaczną przewagę nad obecnie stosowanymi strategiami opartymi na stałym, z góry określonym czasie pomiaru.

► Dane BibTeX

► Referencje

[1] Markus Aspelmeyer, Tobias J. Kippenberg i Florian Marquardt. „Optomechanika wnęki”. Wielebny Mod. Fiz. 86, 1391–1452 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1391

[2] James Millen, Tania S. Monteiro, Robert Pettit i A Nick Vamivakas. „Optomechanika lewitujących cząstek”. Raporty o postępie w fizyce 83, 026401 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6633 / ab6100

[3] John Kitching, Svenja Knappe i Elizabeth A. Donley. „Czujniki atomowe – recenzja”. Dziennik czujników IEEE 11, 1749–1758 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1109/​JSEN.2011.2157679

[4] Dmitry Budker i Michael Romalis. „Magnetometria optyczna”. Fizyka przyrody 3, 227–234 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys566

[5] Bei-Bei Li, Lingfeng Ou, Yuechen Lei i Yong-Chun Liu. „Wykrywanie optomechaniczne wnęki”. Nanofotonika 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 i M. Bhattacharya. „Optomechaniczne wykrywanie wnęki i manipulowanie trwałym prądem atomowym”. Fiz. Wielebny Lett. 127, 113601 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.113601

[7] Shabir Barzanjeh, André Xuereb, Simon Gröblacher, Mauro Paternostro, Cindy A. Regal i Eva M. Weig. „Optomechanika dla technologii kwantowych”. Fizyka przyrody 18, 15–24 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-021-01402-0

[8] Johna Kitchinga. „Urządzenia atomowe w skali chipa”. Recenzje fizyki stosowanej 5, 031302 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5026238

[9] BP i in. Abbott. „Obserwacja fal grawitacyjnych powstałych w wyniku połączenia się podwójnych czarnych dziur”. Fiz. Wielebny Lett. 116, 061102 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.061102

[10] Morgan W. Mitchell i Silvana Palacios Alvarez. „Kolokwium: Kwantowe granice rozdzielczości energetycznej czujników pola magnetycznego”. Wielebny Mod. Fiz. 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 i Vladimir A. Aksyuk. „Pokonanie szumu termicznego w dynamicznym pomiarze sygnału za pomocą czujnika optomechanicznego z nanofabrykowaną wnęką”. Postępy nauki 9, eadf7595 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.adf7595

[12] HM Wiseman i GJ Milburn. „Kwantowa teoria pomiarów kwadratury pola”. Fiz. Obj. A 47, 642–662 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.642

[13] Howard M. Wiseman i Gerard J. Milburn. „Kwantowy pomiar i kontrola”. Prasa uniwersytecka w Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511813948

[14] Stefan Forstner, Joachim Knittel, Eoin Sheridan, Jon D. Swaim, Halina Rubinsztein-Dunlop i Warwick P. Bowen. „Czułość i wydajność wnękowych optomechanicznych czujników pola”. Czujniki fotoniczne 2, 259–270 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s13320-012-0067-2

[15] Mankei Tsang’a. „Ciągłe testowanie hipotez kwantowych”. Fiz. Wielebny Lett. 108, 170502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.170502

[16] Sørena Gammelmarka i Klausa Mølmera. „Wnioskowanie o parametrach bayesowskich z stale monitorowanych układów kwantowych”. Fiz. Rev. A 87, 032115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032115

[17] Kurta Jacobsa. „Kwantowa teoria pomiaru i jej zastosowania”. Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. (2014).

[18] Klausa Mølmera. „Testowanie hipotez w otwartych układach kwantowych”. Listy przeglądu fizycznego 114, 040401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.040401

[19] Francesco Albarelli, Matteo AC Rossi, Matteo GA Paris i Marco G. Genoni. „Ostateczne granice magnetometrii kwantowej poprzez pomiary ciągłe w czasie”. New Journal of Physics 19, 123011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa9840

[20] Alexandra Holma Kiilericha i Klausa Mølmera. „Testowanie hipotez za pomocą stale monitorowanego układu kwantowego”. Przegląd fizyczny A 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 i Hendrik Ulbricht. „Dynamiczny wybór modelu w pobliżu granicy kwantowo-klasycznej”. Fiz. Rev. A 98, 010102 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.98.010102

[22] Ricardo Jiménez-Martínez, Jan Kołodyński, Charikleia Troullinou, Vito Giovanni Lucivero, Jia Kong i Morgan W. Mitchell. „Śledzenie sygnału wykraczającego poza rozdzielczość czasową czujnika atomowego metodą filtracji Kalmana”. Fiz. Wielebny Lett. 120, 040503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.040503

[23] Jing Liu, Haidong Yuan, Xiao-Ming Lu i Xiaoguang Wang. „Kwantowa macierz informacyjna Fishera i estymacja wieloparametrowa”. Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical 53, 023001 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ab5d4d

[24] Júlia Amorós-Binefa i Jan Kołodyński. „Zaszumiona magnetometria atomowa w czasie rzeczywistym”. New Journal of Physics 23, 123030 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac3b71

[25] Marta Maria Marchese, Alessio Belenchia i Mauro Paternostro. „Teoria estymacji kwantowej oparta na optomechanice dla modeli zapadnięcia się”. Entropia 25 (2023).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e25030500

[26] Harry L. Van Trees. „Teoria wykrywania, estymacji i modulacji, część I”. Wiley-Interscience. (2001). 1 edycja.
https: / / doi.org/ 10.1002 / 0471221082

[27] Pietera Bastiaana Obera. „Analiza sekwencyjna: testowanie hipotez i wykrywanie punktu zmiany”. Journal of Applied Statistics 42, 2290–2290 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 02664763.2015.1015813

[28] Abrahama Walda. „Analiza sekwencyjna”. Korporacja Kurierska. (2004).

[29] Esteban Martínez Vargas, Christoph Hirche, Gael Sentís, Michalis Skotiniotis, Marta Carrizo, Ramon Muñoz Tapia i John Calsamiglia. „Kwantowe sekwencyjne testowanie hipotez”. Fiz. Wielebny Lett. 126, 180502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.180502

[30] Yonglong Li, Vincent YF Tan i Marco Tomamichel. „Optymalne strategie adaptacyjne do sekwencyjnego testowania hipotez kwantowych”. Komunikacja w fizyce matematycznej 392, 993–1027 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-022-04362-5

[31] Thomas M. Cover i Joy A. Thomas. „Elementy teorii informacji (seria Wiley w telekomunikacji i przetwarzaniu sygnałów)”. Wiley-Interscience. USA (2006).

[32] A. Walda. „Sekwencyjne testy hipotez statystycznych”. Annals of Mathematical Statistics 16, 117 - 186 (1945).
https: / / doi.org/ 10.1214 / aoms / 1177731118

[33] Siergiej Slussarenko, Morgan M. Weston, Jun-Gang Li, Nicholas Campbell, Howard M. Wiseman i Geoff J. Pryde. „Dyskryminacja stanu kwantowego przy użyciu minimalnej średniej liczby kopii”. Listy z przeglądu fizycznego 118, 030502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.030502

[34] A. Walda i J. Wolfowitza. „Optymalny charakter testu współczynnika prawdopodobieństwa sekwencyjnego”. Annals of Mathematical Statistics 19, 326–339 ​​(1948). adres URL: https://​/​www.jstor.org/​stable/​2235638.
https: / / www.jstor.org/ stable / 2235638

[35] Wiaczesław P. Bieławkin. „Pomiary nierozbiórkowe, filtracja nieliniowa i programowanie dynamiczne kwantowych procesów stochastycznych”. W Austin Blaquiére, redaktor, Modelowanie i sterowanie systemami. Strony 245–265. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (1989).

[36] Gopinatha Kallianpura. „Teoria filtrowania stochastycznego”. Tom 13. Springer Science & Business Media. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0001867800031967

[37] Tyrone’a Edwarda Duncana. „Gęstości prawdopodobieństwa procesów dyfuzji z zastosowaniem do teorii filtrowania nieliniowego i teorii detekcji”. Uniwersytet Stanford. (1967).

[38] Richarda Edgara Mortensena. „Optymalne sterowanie układami stochastycznymi o czasie ciągłym”. Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley. (1966).

[39] Uroš Delić, Manuel Reisenbauer, Kahan Dare, David Grass, Vladan Vuletić, Nikolai Kiesel i Markus Aspelmeyer. „Chłodzenie lewitowanej nanocząstki do ruchomego kwantowego stanu podstawowego”. Nauka 367, 892–895 (2020).
https://​/​doi.org/​10.1126/​science.aba3993

[40] Massimiliano Rossi, Luca Mancino, Gabriel T. Landi, Mauro Paternostro, Albert Schliesser i Alessio Belenchia. „Eksperymentalna ocena wytwarzania entropii w rezonatorze mechanicznym o ciągłym pomiarze”. Fiz. Wielebny Lett. 125, 080601 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.080601

[41] AC Doherty i K. Jacobs. „Sterowanie sprzężeniami zwrotnymi systemów kwantowych z wykorzystaniem ciągłej estymacji stanu”. Fiz. Rev. A 60, 2700–2711 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.60.2700

[42] Alessio Serafini. „Kwantowe zmienne ciągłe: elementarz metod teoretycznych”. Prasa CRC. (2017).
https: / / doi.org/ 10.1201 / 9781315118727

[43] Christian Weedbrook, Stefano Pirandola, Raúl García-Patron, Nicolas J. Cerf, Timothy C. Ralph, Jeffrey H. Shapiro i Seth Lloyd. „Gaussowska informacja kwantowa”. Wielebny Mod. fizyka 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[44] Ludovico Lami Marco G. Genoni i Alessio Serafini. „Warunkowa i bezwarunkowa dynamika kwantowa Gaussa”. Fizyka współczesna 57, 331–349 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2015.1125624

[45] RE Kalman i RS Bucy. „Nowe wyniki w teorii filtrowania liniowego i przewidywania”. Journal of Basic Engineering 83, 95–108 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1115 / 1.3658902

[46] Marco Fanizza, Christoph Hirche i John Calsamiglia. „Ostateczne limity najszybszego kwantowego wykrywania punktu zmiany”. Listy przeglądu fizycznego 131, 020602 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.131.020602

[47] Hannes Risken i Hannes Risken. „Równanie Fokkera-Plancka”. Skoczek. (1996).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61544-3

[48] A. Szorkovszky, AC Doherty, GI Harris i WP Bowen. „Mechaniczne ściskanie poprzez wzmocnienie parametryczne i słaby pomiar”. Fiz. Wielebny Lett. 107, 213603 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.213603

[49] Andrew C. Doherty, A. Szorkovszky, GI Harris i WP Bowen. „Ponowne spojrzenie na podejście oparte na trajektorii kwantowej do sterowania oscylatorem ze sprzężeniem zwrotnym kwantowym”. Transakcje filozoficzne Towarzystwa Królewskiego A: Nauki matematyczne, fizyczne i inżynieryjne 370, 5338–5353 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2011.0531

[50] Massimiliano Rossi, David Mason, Junxin Chen, Yeghishe Tsaturyan i Albert Schliesser. „Oparta na pomiarach kwantowa kontrola ruchu mechanicznego”. Natura 563, 53–58 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0643-8

[51] M. Bilkis. „Githuba”. https://​/​github.com/​matibilkis/​qmonsprt (2020).
https://​/​github.com/​matibilkis/​qmonsprt

[52] D. Kazakos i P. Papantoni-Kazakos. „Widmowe miary odległości między procesami Gaussa”. Transakcje IEEE dotyczące sterowania automatycznego 25, 950–959 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAC.1980.1102475

[53] Alessio Fallani, Matteo AC Rossi, Dario Tamascelli i Marco G. Genoni. „Uczenie się strategii kontroli sprzężenia zwrotnego dla metrologii kwantowej”. PRX Quantum 3, 020310 (2022).
https: // doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020310

Cytowany przez

Niniejszy artykuł opublikowano w Quantum pod Creative Commons Uznanie autorstwa 4.0 Międzynarodowe (CC BY 4.0) licencja. Prawa autorskie należą do pierwotnych właścicieli praw autorskich, takich jak autorzy lub ich instytucje.

Znak czasu:

Więcej z Dziennik kwantowy