Statistical inference with quantum measurements: methodologies for nitrogen vacancy centers in diamond
Notice bibliographique
Résumé
The analysis of photon count data from the standard nitrogen vacancy (NV) measurement process is treated as a statistical inference problem. This has applications toward gaining better and more rigorous error bars for tasks such as parameter estimation (e.g. magnetometry), tomography, and randomized benchmarking. We start by providing a summary of the standard phenomenological model of the NV optical process in terms of Lindblad jump operators. This model is used to derive random variables describing emitted photons during measurement, to which finite visibility, dark counts, and imperfect state preparation are added. NV spin-state measurement is then stated as an abstract statistical inference problem consisting of an underlying biased coin obstructed by three Poisson rates. Relevant frequentist and Bayesian estimators are provided, discussed, and quantitatively compared. We show numerically that the risk of the maximum likelihood estimator is well approximated by the Cramér–Rao bound, for which we provide a simple formula. Of the estimators, we in particular promote the Bayes estimator, owing to its slightly better risk performance, and straightforward error propagation into more complex experiments. This is illustrated on experimental data, where quantum Hamiltonian learning is performed and cross-validated in a fully Bayesian setting, and compared to a more traditional weighted least squares fit.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».