การประมาณค่าสัญญาณรบกวนในระบบฮาร์ดแวร์ทางควอนตัมโดยใช้การวัดบนโพรบคิวบิต

บทคัดย่อ

มีการคาดการณ์ว่าควอนตัมคอมพิวเตอร์จะสามารถทำการคำนวณปัญหาบางอย่างได้อย่างรวดเร็วหลายเท่าตัวเมื่อเทียบกับหน่วยประมวลผลคอมพิวเตอร์ที่มีอยู่ในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม เป้าหมายทางการคำนวณดังกล่าวนี้จะเป็นไปได้ก็ต่อเมื่อควอนตัมฮาร์ดแวร์ที่ใช้จะต้องมีคุณสมบัติเกือบสมบูรณ์แบบและมีผลจากสัญญาณรบกวนน้อยที่สุด ดังนั้นงานวิจัยนี้ จึงมุ่งออกแบบหาวิธีการวัดและประมาณค่าการลบสัญญาณรบกวนโดยการใช้คิวบิตโพรบ นั่นคือการเอาคิวบิตที่สามารถรับค่าของสัญญาณรบกวนโดยตรงใส่เพิ่มเข้าไปในระบบ โดยที่คิวบิตที่เพิ่มเข้าไปนี้สามารถถูกวัดในเวลาใดก็ได้และวัดในรูปแบบใดก็ได้ ในงานวิจัยนี้เราได้สร้างโมเดลของหนึ่งคิวบิตที่ใช้ในการคำนวณและหนึ่งคิวบิตที่ใช้ในการวัดสัญญาณรบกวน โดยที่สัญญาณรบกวนเป็นแบบสลับอย่างสุ่มและสัญญาณเกาส์เซียนสีขาวซึ่งพบทั่วไปในธรรมชาติ เราได้ใช้การศึกษาทั้งแบบวิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์และการสร้างแบบจำลองเชิงตัวเลข และได้พบกลยุทธ์ทางการวัดและเพิ่มคุณภาพของคิวบิตที่ดีที่สุดที่สามารถให้ค่าการประมาณของสัญญาณรบกวนได้แม่นยำมากที่สุดที่เป็นไปได้ นอกจากนี้เรายังได้ทดสอบแบบจำลองกับค่าพารามิเตอร์ที่ได้จากการทดลองที่ใช้ฟอสฟอรัสโดเนอร์และพบว่ายังได้ผลดี แต่อย่างไรก็ตาม แบบจำลองที่ใช้ในงานนี้ยังต้องถูกปรับปรุงอีกมากเพื่อรองรับความไม่สมบูรณ์ที่จะเกิดขึ้นได้ในการทดลอง ก่อนที่จะเชื่อได้ว่าแบบจำลองนี้จะสามารถนำไปใช้จริงในการทดลองได้

คำสำคัญ

ระดับความพร้อมของโครงการ