Vše

Co hledáte?

Vše
Projekty
Výsledky výzkumu
Subjekty

Rychlé hledání

  • Projekty podpořené TA ČR
  • Významné projekty
  • Projekty s nejvyšší státní podporou
  • Aktuálně běžící projekty

Chytré vyhledávání

  • Takto najdu konkrétní +slovo
  • Takto z výsledků -slovo zcela vynechám
  • “Takto můžu najít celou frázi”

Swap-test interferometry with biased qubit noise

Identifikátory výsledku

  • Kód výsledku v IS VaVaI

    <a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F61989592%3A15310%2F24%3A73625418" target="_blank" >RIV/61989592:15310/24:73625418 - isvavai.cz</a>

  • Výsledek na webu

    <a href="https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.6.033074" target="_blank" >https://journals.aps.org/prresearch/pdf/10.1103/PhysRevResearch.6.033074</a>

  • DOI - Digital Object Identifier

    <a href="http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevResearch.6.033074" target="_blank" >10.1103/PhysRevResearch.6.033074</a>

Alternativní jazyky

  • Jazyk výsledku

    angličtina

  • Název v původním jazyce

    Swap-test interferometry with biased qubit noise

  • Popis výsledku v původním jazyce

    The Mach-Zehnder interferometer is a powerful device for detecting small phase shifts between two light beams. Simple input states, such as coherent states or single photons, can reach the standard quantum limit of phase estimation, while more complex states can be used to reach Heisenberg scaling; the latter, however, require challenging preparation and measurement strategies. The quest for highly sensitive phase estimation therefore calls for interferometers with nonlinear devices which would make the preparation of these complex states more efficient. Here, we show that the Heisenberg scaling can be recovered with simple input states (including Fock and coherent states) when the linear mirrors in the interferometer are replaced with controlled-swap gates and measurements on auxiliary qubits. These swap tests project the input Fock and coherent states onto NOON and entangled coherent states, respectively, and allow optimal or near-optimal measurements, leading to improved sensitivity to small phase shifts in one of the interferometer arms. We analyze auxiliary qubit errors in detail, showing that biasing the qubit towards phase flips offers a great advantage, and perform thorough numerical simulations of a possible implementation in circuit quantum electrodynamics with an auxiliary Kerr-cat qubit. Our results thus present a viable approach to phase estimation approaching Heisenberg-limited sensitivity and demonstrate potential advantages of using biased-noise qubits in quantum metrology.

  • Název v anglickém jazyce

    Swap-test interferometry with biased qubit noise

  • Popis výsledku anglicky

    The Mach-Zehnder interferometer is a powerful device for detecting small phase shifts between two light beams. Simple input states, such as coherent states or single photons, can reach the standard quantum limit of phase estimation, while more complex states can be used to reach Heisenberg scaling; the latter, however, require challenging preparation and measurement strategies. The quest for highly sensitive phase estimation therefore calls for interferometers with nonlinear devices which would make the preparation of these complex states more efficient. Here, we show that the Heisenberg scaling can be recovered with simple input states (including Fock and coherent states) when the linear mirrors in the interferometer are replaced with controlled-swap gates and measurements on auxiliary qubits. These swap tests project the input Fock and coherent states onto NOON and entangled coherent states, respectively, and allow optimal or near-optimal measurements, leading to improved sensitivity to small phase shifts in one of the interferometer arms. We analyze auxiliary qubit errors in detail, showing that biasing the qubit towards phase flips offers a great advantage, and perform thorough numerical simulations of a possible implementation in circuit quantum electrodynamics with an auxiliary Kerr-cat qubit. Our results thus present a viable approach to phase estimation approaching Heisenberg-limited sensitivity and demonstrate potential advantages of using biased-noise qubits in quantum metrology.

Klasifikace

  • Druh

    J<sub>imp</sub> - Článek v periodiku v databázi Web of Science

  • CEP obor

  • OECD FORD obor

    10306 - Optics (including laser optics and quantum optics)

Návaznosti výsledku

  • Projekt

    Výsledek vznikl pri realizaci vícero projektů. Více informací v záložce Projekty.

  • Návaznosti

    P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Ostatní

  • Rok uplatnění

    2024

  • Kód důvěrnosti údajů

    S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Údaje specifické pro druh výsledku

  • Název periodika

    Physical Review Research

  • ISSN

    2643-1564

  • e-ISSN

    2643-1564

  • Svazek periodika

    6

  • Číslo periodika v rámci svazku

    3

  • Stát vydavatele periodika

    US - Spojené státy americké

  • Počet stran výsledku

    14

  • Strana od-do

    "033074-1"-"033074-14"

  • Kód UT WoS článku

    001273861000009

  • EID výsledku v databázi Scopus

    2-s2.0-85198901677