Certificación de la información de Quantum Fisher a partir de un conjunto determinado de valores medios: un enfoque de programación semidefinida

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Guillem Müller-Rigat¹, Anubhav Kumar Srivastava¹, Stanisław Kurdziałek², Grzegorz Rajchel-Mieldzioć¹, Maciej Lewenstein^1,3y Irénée Frerot^4,5

¹ICFO - Institut de Ciencies Fotoniques, Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona, 08860 Castelldefels (Barcelona), España
²Facultad de Física, Universidad de Varsovia, Pasteura 5, 02-093 Warszawa, Polonia
³ICREA, pág. Lluís Companys 23, 08010 Barcelona, España
⁴Universidad Grenoble Alpes, CNRS, Grenoble INP, Institut Néel, 38000 Grenoble, Francia
⁵Laboratoire Kastler Brossel, Sorbonne Université, CNRS, ENS-PSL Research University, Collège de France, 4 Place Jussieu, 75005 París, Francia

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Resumen

Introducimos un algoritmo de programación semidefinido para encontrar la información cuántica mínima de Fisher compatible con un conjunto de datos arbitrario de valores medios. Esta tarea de certificación permite cuantificar el contenido de recursos de un sistema cuántico para aplicaciones de metrología sin un conocimiento completo del estado cuántico. Implementamos el algoritmo para estudiar conjuntos de espines cuánticos. Primero nos centramos en los estados de Dicke, donde nuestros hallazgos desafían y complementan resultados anteriores de la literatura. Luego investigamos los estados generados durante la dinámica de torsión de un eje, donde en particular encontramos que el poder metrológico de los llamados estados de gatos de múltiples cabezas puede certificarse utilizando simples observables de espín colectivo, como momentos de cuarto orden para sistemas pequeños. y medidas de paridad para tamaños de sistemas arbitrarios.

Certificar la información cuántica de Fisher a partir de un conjunto determinado de valores medios: un enfoque de programación semidefinida PlatoBlockchain Data Intelligence. Búsqueda vertical. Ai.

Imagen de portada: Dinámica bajo el célebre hamiltoniano de torsión de un eje. Comparación de varias estimaciones del QFI, que muestra que nuestros nuevos métodos revelan una mayor utilidad metrológica de lo que se había previsto anteriormente utilizando el mismo conocimiento sobre el estado del sistema.

Resumen popular

Los sistemas cuánticos pueden investigarse desde la perspectiva del recurso que representan en las aplicaciones de metrología cuántica. Este recurso se cuantifica mediante la denominada información cuántica de Fisher (QFI). En este trabajo, introducimos una técnica matemática para cuantificar el QFI mínimo en un escenario metrológico dado, compatible con algunos valores medios medidos dados. Mostramos que algunos experimentos populares sobre conjuntos de espines permiten preparar estados muy útiles para la metrología, más allá de lo previsto anteriormente.

► datos BibTeX

@article{MullerRigat2023certifyingquantum, doi = {10.22331/q-2023-10-24-1152}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2023-10-24-1152}, title = {Certificando el información cuántica de {F}isher a partir de un conjunto dado de valores medios: un enfoque de programación semidefinida}, autor = {M{“{u}}ller-Rigat, Guillem y Srivastava, Anubhav Kumar y Kurdzia{l{}}ek, Stanis {l{}}aw y Rajchel-Mieldzio{'{c}}, Grzegorz y Lewenstein, Maciej y Fr{'{e}}rot, Ir{'{e}}n{'{e}}e}, revista = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, editor = {{Verein zur F{“{o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volumen = {7}, páginas = {1152} , mes = oct, año = {2023} }

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Fuente: https://quantum-journal.org/papers/q-2023-10-24-1152/

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Certificar la información cuántica de Fisher a partir de un conjunto dado de valores medios: un enfoque de programación semidefinida

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