Kiểm tra giả thuyết tuần tự cho các hệ lượng tử được giám sát liên tục

Kiểm tra giả thuyết tuần tự cho các hệ lượng tử được giám sát liên tục

Kiểm tra giả thuyết tuần tự cho các hệ thống lượng tử được giám sát liên tục PlatoBlockchain Data Intelligence. Tìm kiếm dọc. Ái.

Giulio Gasbarri1, Matias Bilkis1,2, Elisabet Roda-Salichs1, và John Calsamiglia1

1Física Teòrica: Informació i Fenòmens Quàntics, Department de Física, Đại học Autònoma de Barcelona, ​​08193 Bellaterra (Barcelona), Tây Ban Nha
2Trung tâm Thị giác Máy tính, Đại học Autònoma de Barcelona, ​​​​Tây Ban Nha

Tìm bài báo này thú vị hay muốn thảo luận? Scite hoặc để lại nhận xét về SciRate.

Tóm tắt

Chúng tôi xem xét một hệ thống lượng tử đang được theo dõi liên tục, tạo ra tín hiệu đo lường. Từ luồng dữ liệu như vậy, thông tin cần được suy ra về động lực của hệ thống cơ bản. Ở đây chúng tôi tập trung vào các vấn đề kiểm tra giả thuyết và đưa ra việc sử dụng các chiến lược tuần tự trong đó tín hiệu được phân tích theo thời gian thực, cho phép thử nghiệm kết thúc ngay khi có thể xác định được giả thuyết cơ bản với xác suất thành công được quy định đã được chứng nhận. Chúng tôi phân tích hiệu suất của các thử nghiệm tuần tự bằng cách nghiên cứu hành vi dừng thời gian, cho thấy lợi thế đáng kể so với các chiến lược hiện đang được sử dụng dựa trên thời gian đo cố định được xác định trước.

► Dữ liệu BibTeX

► Tài liệu tham khảo

[1] Markus Aspelmeyer, Tobias J. Kippenberg và Florian Marquardt. “Cơ học quang học khoang”. Mục sư Mod. Vật lý. 86, 1391–1452 (2014).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.86.1391

[2] James Millen, Tania S Monteiro, Robert Pettit và A Nick Vamivakas. “Cơ học quang học với các hạt bay lên”. Báo cáo tiến độ Vật lý 83, 026401 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1361-6633 / ab6100

[3] John Kitching, Svenja Knappe và Elizabeth A. Donley. “Cảm biến nguyên tử – đánh giá”. Tạp chí cảm biến IEEE 11, 1749–1758 (2011).
https://​/​doi.org/​10.1109/​JSEN.2011.2157679

[4] Dmitry Budker và Michael Romalis. “Từ kế quang học”. Vật lý Tự nhiên 3, 227–234 (2007).
https: / / doi.org/ 10.1038 / nphys566

[5] Bei-Bei Li, Lingfeng Ou, Yuechen Lei và Yong-Chun Liu. “Cảm biến quang học khoang”. Quang tử nano 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 và M. Bhattacharya. “Cảm biến quang cơ học khoang và thao tác với dòng điện liên tục nguyên tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 127, 113601 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.127.113601

[7] Shabir Barzanjeh, André Xuereb, Simon Gröblacher, Mauro Paternostro, Cindy A. Regal và Eva M. Weig. “Cơ học quang học cho công nghệ lượng tử”. Vật lý Tự nhiên 18, 15–24 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-021-01402-0

[8] John Kiting. “Thiết bị nguyên tử quy mô chip”. Tạp chí Vật lý Ứng dụng 5, 031302 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.5026238

[9] BP và cộng sự Abbott. “Quan sát sóng hấp dẫn từ sự hợp nhất hai lỗ đen”. Vật lý. Linh mục Lett. 116, 061102 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.116.061102

[10] Morgan W. Mitchell và Silvana Palacios Alvarez. “Hội thảo: Giới hạn lượng tử đối với độ phân giải năng lượng của cảm biến từ trường”. Mục sư Mod. Vật lý. 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 và Vladimir A. Aksyuk. “Loại bỏ nhiễu nhiệt trong phép đo tín hiệu động bằng cảm biến cơ học khoang chế tạo nano”. Tiến bộ khoa học 9, eadf7595 (2023).
https://​/​doi.org/​10.1126/​sciadv.adf7595

[12] HM Wiseman và GJ Milburn. “Lý thuyết lượng tử của phép đo trường cầu phương”. Vật lý. Linh mục A 47, 642–662 (1993).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.47.642

[13] Howard M Wiseman và Gerard J Milburn. “Đo lường và điều khiển lượng tử”. Nhà xuất bản đại học Cambridge. (2009).
https: / / doi.org/ 10.1017 / CBO9780511813948

[14] Stefan Forstner, Joachim Knittel, Eoin Sheridan, Jon D. Swaim, Halina Rubinsztein-Dunlop và Warwick P. Bowen. “Độ nhạy và hiệu suất của cảm biến trường cơ quang khoang”. Cảm biến quang tử 2, 259–270 (2012).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s13320-012-0067-2

[15] Mankei Tsang. “Thử nghiệm giả thuyết lượng tử liên tục”. Vật lý. Linh mục Lett. 108, 170502 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.108.170502

[16] Søren Gammelmark và Klaus Mølmer. “Suy luận tham số Bayes từ các hệ lượng tử được giám sát liên tục”. Vật lý. Mục sư A 87, 032115 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.87.032115

[17] Kurt Jacobs. “Lý thuyết đo lượng tử và ứng dụng của nó”. Nhà xuất bản Đại học Cambridge. (2014).

[18] Klaus Molmer. “Thử nghiệm giả thuyết với các hệ thống lượng tử mở”. Thư đánh giá vật lý 114, 040401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.114.040401

[19] Francesco Albarelli, Matteo AC Rossi, Matteo GA Paris và Marco G Genoni. “Giới hạn cuối cùng của từ kế lượng tử thông qua các phép đo liên tục theo thời gian”. Tạp chí Vật lý mới số 19, 123011 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1088 / 1367-2630 / aa9840

[20] Alexander Holm Kiilerich và Klaus Mølmer. “Thử nghiệm giả thuyết với hệ thống lượng tử được giám sát liên tục”. Đánh giá vật lý 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 và Hendrik Ulbricht. “Lựa chọn mô hình động gần ranh giới lượng tử-cổ điển”. Vật lý. Mục sư 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 và Morgan W. Mitchell. “Theo dõi tín hiệu vượt quá độ phân giải thời gian của cảm biến nguyên tử bằng cách lọc Kalman”. Vật lý. Linh mục Lett. 120, 040503 (2018).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.120.040503

[23] Jing Liu, Haidong Yuan, Xiao-Ming Lu, và Xiaoguang Wang. “Ma trận thông tin ngư dân lượng tử và ước tính đa tham số”. Tạp chí Vật lý A: Toán học và Lý thuyết 53, 023001 (2019).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ab5d4d

[24] Júlia Amorós-Binefa và Jan Kołodyński. “Từ kế nguyên tử ồn ào trong thời gian thực”. Tạp chí Vật lý mới 23, 123030 (2021).
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1367-2630/​ac3b71

[25] Marta Maria Marchese, Alessio Belenchia và Mauro Paternostro. “Lý thuyết ước tính lượng tử dựa trên cơ học quang học cho các mô hình sụp đổ”. Entropy 25 (2023).
https: / / doi.org/ 10.3390 / e25030500

[26] Cây Harry L. Vân. “Lý thuyết phát hiện, ước tính và điều chế, Phần I”. Wiley-Interscience. (2001). 1 phiên bản.
https: / / doi.org/ 10.1002 / 0471221082

[27] Pieter Bastiaan Ober. “Phân tích tuần tự: kiểm tra giả thuyết và phát hiện điểm thay đổi”. Tạp chí Thống kê Ứng dụng 42, 2290–2290 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 02664763.2015.1015813

[28] Abraham Wald. “Phân tích tuần tự”. Công ty chuyển phát nhanh. (2004).

[29] Esteban Martínez Vargas, Christoph Hirche, Gael Sentís, Michalis Skotiniotis, Marta Carrizo, Ramon Muñoz Tapia và John Calsamiglia. “Kiểm tra giả thuyết tuần tự lượng tử”. Vật lý. Linh mục Lett. 126, 180502 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.126.180502

[30] Yonglong Li, Vincent YF Tan và Marco Tomamichel. “Chiến lược thích ứng tối ưu để thử nghiệm giả thuyết lượng tử tuần tự”. Truyền thông trong Vật lý toán học 392, 993–1027 (2022).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s00220-022-04362-5

[31] Thomas M. Cover và Joy A. Thomas. “Các yếu tố của lý thuyết thông tin (loạt wiley trong xử lý tín hiệu và viễn thông)”. Wiley-Interscience. Hoa Kỳ (2006).

[32] A. Wald. “Kiểm tra tuần tự các giả thuyết thống kê”. Biên niên sử thống kê toán học 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 và Geoff J. Pryde. “Phân biệt trạng thái lượng tử bằng cách sử dụng số lượng bản sao trung bình tối thiểu”. Thư đánh giá vật lý 118, 030502 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.118.030502

[34] A. Wald và J. Wolfowitz. “Đặc tính tối ưu của bài kiểm tra tỷ lệ xác suất tuần tự”. Biên niên sử thống kê toán học 19, 326–339 ​​(1948). url: https://​/​www.jstor.org/​stable/​2235638.
https: / / www.jstor.org/ ổn định / 2235638

[35] Viacheslav P. Belavkin. “Các phép đo không phá hủy, lọc phi tuyến và lập trình động của các quá trình ngẫu nhiên lượng tử”. Ở Austin Blaquiére, biên tập viên, Mô hình hóa và Điều khiển Hệ thống. Trang 245–265. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg (1989).

[36] Gopinath Kallianpur. “Lý thuyết lọc ngẫu nhiên”. Tập 13. Khoa học Springer & Truyền thông Kinh doanh. (2013).
https: / / doi.org/ 10.1017 / S0001867800031967

[37] Tyrone Edward Duncan. “Mật độ xác suất cho các quá trình khuếch tán với các ứng dụng vào lý thuyết lọc phi tuyến và lý thuyết phát hiện”. Đại học Stanford. (1967).

[38] Richard Edgar Mortensen. “Điều khiển tối ưu hệ thống ngẫu nhiên theo thời gian liên tục”. Đại học California, Berkeley. (1966).

[39] Uroš Delić, Manuel Reisenbauer, Kahan Dare, David Grass, Vladan Vuletić, Nikolai Kiesel và Markus Aspelmeyer. “Làm lạnh hạt nano bay lên đến trạng thái lượng tử chuyển động cơ bản”. Khoa học 367, 892–895 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1126 / science.aba3993

[40] Massimiliano Rossi, Luca Mancino, Gabriel T. Landi, Mauro Paternostro, Albert Schliesser và Alessio Belenchia. “Đánh giá thực nghiệm quá trình sản xuất entropy trong bộ cộng hưởng cơ học được đo liên tục”. Vật lý. Linh mục Lett. 125, 080601 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.125.080601

[41] AC Doherty và K. Jacobs. “Điều khiển phản hồi của các hệ thống lượng tử sử dụng ước lượng trạng thái liên tục”. Thể chất. Rev. A 60, 2700–2711 (1999).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.60.2700

[42] Alessio Serafini. “Các biến lượng tử liên tục: tài liệu cơ bản về các phương pháp lý thuyết”. Báo chí 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 và Seth Lloyd. “Thông tin lượng tử Gaussian”. Linh mục Mod. vật lý. 84, 621–669 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1103 / RevModPhys.84.621

[44] Ludovico Lami Marco G. Genoni và Alessio Serafini. “Động lực học lượng tử gaussian có điều kiện và vô điều kiện”. Vật lý đương đại 57, 331–349 (2016).
https: / / doi.org/ 10.1080 / 00107514.2015.1125624

[45] RE Kalman và RS Bucy. “Kết quả mới trong lý thuyết dự đoán và lọc tuyến tính”. Tạp chí Kỹ thuật cơ bản 83, 95–108 (1961).
https: / / doi.org/ 10.1115 / 1.3658902

[46] Marco Fanizza, Christoph Hirche và John Calsamiglia. “Giới hạn cuối cùng để phát hiện điểm thay đổi lượng tử nhanh nhất”. Thư đánh giá vật lý 131, 020602 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.131.020602

[47] Hannes Risken và Hannes Risken. “Phương trình Fokker-planck”. Mùa xuân. (1996).
https:/​/​doi.org/​10.1007/​978-3-642-61544-3

[48] A. Szorkovszky, AC Doherty, GI Harris và WP Bowen. “Ép cơ học thông qua khuếch đại tham số và đo lường yếu”. Vật lý. Linh mục Lett. 107, 213603 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.107.213603

[49] Andrew C. Doherty, A. Szorkovszky, GI Harris và WP Bowen. “Xem lại cách tiếp cận quỹ đạo lượng tử để điều khiển phản hồi lượng tử của bộ dao động”. Các giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia A: Khoa học toán học, vật lý và kỹ thuật 370, 5338–5353 (2012).
https: / / doi.org/ 10.1098 / rsta.2011.0531

[50] Massimiliano Rossi, David Mason, Junxin Chen, Yeghishe Tsaturyan và Albert Schliesser. “Điều khiển lượng tử dựa trên phép đo của chuyển động cơ học”. Nature 563, 53–58 (2018).
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41586-018-0643-8

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

[52] D. Kazakos và P. Papantoni-Kazakos. “Đo khoảng cách quang phổ giữa các quá trình Gaussian”. Giao dịch của IEEE về Điều khiển Tự động 25, 950–959 (1980).
https: / / doi.org/ 10.1109 / TAC.1980.1102475

[53] Alessio Fallani, Matteo AC Rossi, Dario Tamascelli và Marco G. Genoni. “Học các chiến lược kiểm soát phản hồi cho phép đo lượng tử”. PRX Lượng tử 3, 020310 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PRXQuantum.3.020310

Trích dẫn

Dấu thời gian:

Thêm từ Tạp chí lượng tử