Kohärenz und Kontextualität in einem Mach-Zehnder-Interferometer

Kohärenz und Kontextualität in einem Mach-Zehnder-Interferometer

Zeitstempel: 5. Februar 2024, 9:21 Uhr

Raffael Wagner1,2, Anita Camillini1,2 und Ernesto F. Galvão1,3

1Internationales Iberisches Nanotechnologielabor (INL), Av. Mestre José Veiga, 4715-330 Braga, Portugal
2Centro de Física, Universidade do Minho, Braga 4710-057, Portugal
3Instituto de Física, Universidade Federal Fluminense, Av. Gal. Milton Tavares de Souza s/n, Niterói, RJ, 24210-340, Brasilien

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Abstrakt

Wir analysieren nichtklassische Ressourcen in Interferenzphänomenen mithilfe verallgemeinerter Nichtkontextualitätsungleichungen und basisunabhängiger Kohärenzzeugen. Wir verwenden kürzlich vorgeschlagene Ungleichungen, die beide Ressourcen innerhalb desselben Rahmens bezeugen. Im Hinblick auf frühere Ergebnisse zu kontextuellen Vorteilen schlagen wir außerdem eine systematische Methode zur Anwendung dieser Werkzeuge vor, um den durch Kohärenz und Kontextualität in Quanteninformationsprotokollen erzielten Vorteil zu charakterisieren. Wir instanziieren diese Methodik für die Aufgabe der Quantenabfrage, die bekanntermaßen durch das paradigmatische interferometrische Bombentest-Experiment eingeführt wurde, und zeigen kontextbezogene Quantenvorteile für eine solche Aufgabe.

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Populäre Zusammenfassung

In diesem Artikel untersuchen wir nichtklassische Ressourcen bei Interferenzphänomenen, indem wir verallgemeinerte Nichtkontextualitätsungleichungen und basisunabhängige Kohärenzzeugen analysieren. Wir wenden kürzlich vorgeschlagene Ungleichungen an, um Kohärenz und Kontextualität in Quanteninformationsprotokollen zu charakterisieren, wobei wir uns auf Mach-Zehnder-Interferometer (MZIs) konzentrieren. Unsere Studie zeigt, dass basisunabhängige Quantenkohärenz innerhalb von MZIs mithilfe kohärenzfreier Ungleichungen beobachtet und quantifiziert werden kann, wodurch experimentell zugängliche Methoden zur Bewertung der Kohärenz bereitgestellt werden. Mithilfe neuartiger Techniken zeigen wir einen quantifizierbaren Vorteil, den die Quantenkontextualität für die Aufgabe der Quantenabfrage bietet. Unsere Beiträge reichen von neuartigen Ungleichungen, analytischen Ergebnissen und vorgeschlagenen experimentellen Protokollen, beleuchten die Beziehung zwischen Kohärenz und Kontextualität in MZIs und bieten einen allgemeinen Ansatz zum Nachweis von Quantenvorteilen in interferometrischen Experimenten.

► BibTeX-Daten

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Zitiert von

[1] Vinicius P. Rossi, David Schmid, John H. Selby und Ana Belén Sainz, „Kontextualität mit verschwindender Kohärenz und maximaler Robustheit gegenüber Dephasierung“, Physische Überprüfung A 108 3, 032213 (2023).

[2] Lorenzo Catani, Matthew Leifer, David Schmid und Robert W. Spekkens, „Warum Interferenzphänomene nicht die Essenz der Quantentheorie erfassen“, Quantum 7, 1119 (2023).

[3] Rafael Wagner, Zohar Schwartzman-Nowik, Ismael L. Paiva, Amit Te'eni, Antonio Ruiz-Molero, Rui Soares Barbosa, Eliahu Cohen und Ernesto F. Galvão, „Quantenschaltungen zur Messung schwacher Werte, Kirkwood-Dirac Quasiwahrscheinlichkeitsverteilungen und Zustandsspektren“, Quantenwissenschaft und -technologie 9 1, 015030 (2024).

[4] Lorenzo Catani, Matthew Leifer, Giovanni Scala, David Schmid und Robert W. Spekkens, „Aspekte der Phänomenologie der Interferenz, die wirklich nichtklassisch sind“, Physische Überprüfung A 108 2, 022207 (2023).

[5] Rafael Wagner, Roberto D. Baldijão, Alisson Tezzin und Bárbara Amaral, „Mit einer ressourcentheoretischen Perspektive, um quantengenerierte Kontextualität für Vorbereitungs- und Messszenarien zu erleben und zu entwickeln“, Journal of Physics A Mathematical General 56 50, 505303 (2023).

[6] Rafael Wagner, Rui Soares Barbosa und Ernesto F. Galvão, „Ungleichheiten, die Kohärenz, Nichtlokalität und Kontextualität bezeugen“, arXiv: 2209.02670, (2022).

[7] Massy Khoshbin, Lorenzo Catani und Matthew Leifer, „Alternative robuste Möglichkeiten, Nichtklassizität im einfachsten Szenario zu bezeugen“, arXiv: 2311.13474, (2023).

[8] Taira Giordani, Rafael Wagner, Chiara Esposito, Anita Camillini, Francesco Hoch, Gonzalo Carvacho, Ciro Pentangelo, Francesco Ceccarelli, Simone Piacentini, Andrea Crespi, Nicolò Spagnolo, Roberto Osellame, Ernesto F. Galvão und Fabio Sciarrino, „Experimental Zertifizierung von Kontextualität, Kohärenz und Dimension in einem programmierbaren universellen photonischen Prozessor“, Wissenschaftliche Fortschritte 9 44, eadj4249 (2023).

[9] Rafael Wagner und Ernesto F. Galvão, „Einfacher Beweis dafür, dass anomale schwache Werte Kohärenz erfordern“, Physische Überprüfung A 108 4, L040202 (2023).

[10] Holger F. Hofmann, „Sequentielle Ausbreitung eines einzelnen Photons durch fünf Messkontexte in einem Drei-Wege-Interferometer“, arXiv: 2308.02086, (2023).

[11] Marcos LW Basso, Ismael L. Paiva und Pedro R. Dieguez, „Enthüllung von Quantenkomplementaritäts-Kompromissen in relativistischen Szenarien“, arXiv: 2306.08136, (2023).

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