DESIGN OF FUZZY QUANTUM MEASUREMENT PROTOCOLS FOR ION-BASED QUDITS

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

We propose a model for quantum tomography protocols of ion-trap qudits that incorporates parameter-setting errors in measurement transformations. A comparative analysis of reconstruction accuracy under transformation uncertainty is conducted for both the conventional projective measurement approach and the fuzzy quantum measurement framework. The results demonstrate a substantial advantage of the fuzzy measurement model in the presence of transformation inaccuracies. Furthermore, the model enables the construction of a complete set of two-level unitary transformations applicable to qudit states.

Sobre autores

K. Koksharov

National Research University MIET; National Research Center "Kurchatov Institute" — Valley Institute of Physics and Technology

Email: kirill.koksharov7@gmail.com
Zelengrad, Russia; Moscow, Russia

Yu. Bogdanov

National Research University MIET; National Research Center "Kurchatov Institute" — Valley Institute of Physics and Technology

Zelengrad, Russia; Moscow, Russia

B. Bantysh

National Research Center "Kurchatov Institute" — Valley Institute of Physics and Technology

Moscow, Russia

V. Lukichev

National Research Center "Kurchatov Institute" — Valley Institute of Physics and Technology

Moscow, Russia

Bibliografia

  1. Drozhzhin D.A., Nikolaeva A.S., Kitenko E.O., Fedorov A.K. Tran[spiling quantum assembly language circuits to a qudit form // Entropy. 2024. Vol. 26. № 12. P. 1129.
  2. Ringbauer M., Meth M., Postler L., Stricker R., Baltt R. Universal qudit quantum processor with trapped ions // Nature Physics. 2022. Vol. 18. P. 1053–1057.
  3. Aksenov M.A., Zalivako I.V., Semerikov I.A., Borisenko A.S., Semenin N.V., Sidorov P.L., Fedorov A.K., Khabarova K.Yu, Kolachevsky N.N. Realizing quantum gates with optically addressable Yb+ 171 ion qudits // Physical Review A. 2023. Vol. 107. № 5. P. 052612.
  4. Bogdanov Yu.I., Bogdanova N.A., Kuznetsov Y.A., Koksharov K.B., Lukichev V.F. Precise Tomography of Qudits // Russian Microelectronics. 2023. Vol. 52. № 3. P. 135–143.
  5. Struchalin G.I., Pogorelov I.A., Straupe S.S., Kravtsov K.S., Radchenko I.V., Kulik S.P. Experimental adaptive quantum tomography of two-qubit states // Physical Review A, 2016. Vol. 93. № 1. P. 012103.
  6. Koksharov K.B., Bogdanov Yu.I., Bogdanova N.A., Kuznetsov Yu.A., Lukichev V.F. High-Precision Quantum Measurements of Qudits Taking into Account the Influence of Amplitude and Phase Relaxation // Russian Microelectronics. 2023. Vol. 52. № 1. S363–S368.
  7. Barenco A., Bennet C.H., Cleve R., DiVincenzo D.P., Margolus N., Shor P., Sleator T., Smolin T.A., Weinfurter H. Elementary gates for quantum computation // Phys. Rev. A. 1995. Vol. 52, № 5. P. 3457–3467.
  8. Di Y.M., Wei H.R. Synthesis of multivalued quantum logic circuits by elementary gates // Physical Review A. 2013. Vol. 87, № 1. P. 012325.
  9. Khaneja N., Glaser S.J. Cartan decomposition of SU(2n) and control of spin systems // Chemical Physics. 2001. Vol. 267, № 1–3. P. 11–23. doi: 10.1016/S0301-0104(01)00318-4
  10. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М.. Теоретическая физика. Механика. М.: Наука. 1988. 216 с.
  11. Nielsen M.A., Chuang I.L. Quantum Computation and Quantum Information. – Cambridge: Cambridge University Press, 2010. 676 p.
  12. Durt T., Englert B.-G., Bengtsson I., and Życzkowski K., On mutually unbiased bases, Int. J. Quantum Inf., 2010, vol. 8, no. 4, pp. 535–640. https://doi.org/10.1142/s0219749910006502
  13. Brierley S., Weigert S., Bengtsson I. All mutually unbiased bases in dimensions two to five // Quantum Information & Computation. 2010. Vol. 10, № 9–10. P. 803–820.
  14. Богданов Ю.И., Богданова Н.А., Лукичев В.Ф. Введение в квантовые информационные технологии. Москва: Техносфера, 2025. 468 с.
  15. Bogdanov Yu.I., Brida G., Bukeev I.D., Genovese M., Kravtsov K.S., Kulik S.P., Moreva E.V., Soloviev A.A., Shurupov A.P. Statistical estimation of quantum tomography protocols quality // Physical Review A. 2011. Vol. 84. № 4. P. 042108.
  16. Холево А.С. Квантовые системы, каналы, информация. М.: МЦНМО, 2010. – 328 с.
  17. Życzkowski K., Sommers H.-J. Induced measures in the space of mixed quantum states // Journal of Physics A: Mathematical and General. 2001. Vol. 34. № 35. P. 7111–7125.
  18. Bogdanov Yu.I. Unified statistical method for reconstructing quantum states by purification // Journal of Experimental and Theoretical Physics. 2009. Vol. 108. P. 928–935.
  19. Bogdanov Yu.I., Bukeev I.D., Gavrichenko A.K. Studying adequacy, completeness, and accuracy of quantum measurement protocols // Optics and Spectroscopy. 2011. Vol. 111. P. 647–655.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».