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Self-consistent quantum tomography
an experimental analysis
Florian Schlederer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Physik
Betreuer*in
Philip Walther
DOI
10.25365/thesis.53879
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-20060.78638.951858-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Improving accuracies of quantum operations is an indispensable task for realizing a practical quantum computer. A reliable characterization method of a quantum operation is necessary to achieve that. Quantum tomography and randomized benchmarking are established means to do so, but because of high sensitivity to state preparation and measurement (SPAM) errors and multiple approximations, they lack evaluative power. Gate set tomography aims to overcome the issues by estimating the whole gate set consisting of initial state, quantum operations and measurement operators. Nonetheless, it lacks the simultaneous fulfillment of gauge-equivalence and physicality. The novel self-consistent quantum tomographic (SQCT) method, recently proposed by Sugiyama et al. (arXiv:1806.02696) closes this deficit. The work in this thesis implements the new protocol using a transmon-type superconducting qubit. The method is contrasted to its predecessors, quantum process tomography, randomized benchmarking protocols and gate set tomography, in a detailed discussion of their respective advantage based on common quantum information processing parameters. The empirical outcome confirms many of the advantages of SCQT, but cannot to full extent reproduce the clear distinction that theory predicts for it.
Abstract
(Englisch)
Zur Realisierung eines praktikablen Quantencomputers bedarf es Verbesserungen in der Genauigkeit von Quantenoperationen. Um das zu erreichen, ist eine verlässliche Methode zur Charakterisierung für solche Operationen unabdingbar. Quantentomographie und Randomized Benchmarking sind etablierte Methoden hierfür, vermissen jedoch evaluative Aussagekraft, bedingt durch ihre hohe Anfälligkeit für Präparations- und Messfehler (SPAM Error) und diverse Approximationen. Gate Set Tomographie zielt darauf ab, die Missstände durch eine Bestimmung des kompletten Sets an Operationen, das sind Anfangszustand, Quantenoperationen und Messoperatoren, zu beheben. Nichtsdestotrotz, sind Eichäquivalenz und Physikalität des Resultats nicht gewährleistet. Die jüngst von Sugiyama et al. (arXiv:1806.02696), entwickelte Selbst-konsistente Quantentomographie (SCQT) schließt dieses Defizit. Die vorliegende Arbeit implementiert das neue Protokoll in einem supraleitenden Qubit des Transmontyps. Das Protokoll wird mit seinen Vorgängern, Quantentomographie, Randomized Benchmarking Protokolle und Gate Set Tomographie, kontrastiert und in einer detaillierten Diskussion auf Basis gängiger Parameter der Quanteninformationsverarbeitung analysiert. Die empirischen Resultate bestätigen viele der Vorteile von SCQT, können ihre klare theoretische Überlegenheit jedoch nicht zur Gänze reproduzieren.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
self-consistent quantum tomography superconducting qubit transmon quantum tomography randomized benchmarking gate set tomography quantum characterization verification and validation quantum information processing quantum computer
Schlagwörter
(Deutsch)
Selbst-konsistente Quantentomographie supraleitendes Qubit Transmon Quantentomographie Randomized Benchmarking Gate Set Tomography Quantencharakterisierung Verifikation und Validierung Quanteninformationsverarbeitung Quantencomputer
Autor*innen
Florian Schlederer
Haupttitel (Englisch)
Self-consistent quantum tomography
Hauptuntertitel (Englisch)
an experimental analysis
Paralleltitel (Deutsch)
Selbst-konsistente Quantentomographie : eine experimentelle Analyse
Publikationsjahr
2018
Umfangsangabe
VIII, 95 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Philip Walther
Klassifikation
33 Physik > 33.23 Quantenphysik
AC Nummer
AC15306656
Utheses ID
47600
Studienkennzahl
UA | 066 | 876 | |