בסיסים אורתונורמליים מינימליים להערכת מצב קוונטית טהורה

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

בסיסים אורתונורמליים מינימליים לאומדן מצב קוונטי טהור PlatoBlockchain Data Intelligence. חיפוש אנכי. איי.

לאונרדו זמבראנו¹, לוצ'יאנו פריירה², ו אלדו דלגאדו³

¹ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, המכון למדע וטכנולוגיה של ברצלונה, 08860 Castelldefels, ברצלונה, ספרד
²Instituto de Física Fundamental IFF-CSIC, Calle Serrano 113b, מדריד 28006, ספרד
³Instituto Milenio de Investigación en Óptica y Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, צ'ילה

מצא את העיתון הזה מעניין או רוצה לדון? סקייט או השאירו תגובה ב- SciRate.

תַקצִיר

אנו מציגים שיטה אנליטית להערכת מצבים קוונטיים טהורים תוך שימוש במינימום שלושה בסיסי מדידה בכל מרחב הילברט סופי ממדי. זה אופטימלי מכיוון ששני בסיסים אינם מספיקים כדי לבנות מדידה חיובית בעלת ערך מפעיל (IC-POVM) שלמה מבחינה מידע עבור מצבים טהורים. אנו מדגימים את השיטה שלנו באמצעות מבנה עץ בינארי, המספק נתיב אלגוריתמי ליישום. ביצועי השיטה מוערכים באמצעות סימולציות מספריות, המציגות את יעילותה להערכת מצב קוונטי.

► נתוני BibTeX

@article{Zambrano2024minimalorthonormal, doi = {10.22331/q-2024-02-08-1244}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-08-1244}, title = {Minimal orthonormal} בסיסים לאומדן מצב קוונטי טהור}, מחבר = {זמברנו, ליאונרדו ופריירה, לוצ'יאנו ודלגדו, אלדו}, כתב עת = {{קוואנטום}}, issn = {2521-327X}, מוציא לאור = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, נפח = {8}, דפים = {1244}, חודש = פברואר, שנה = {2024} }

► הפניות

[1] M. Paris and J. Řeháček, eds., Quantum State Estimation (Springer Berlin Heidelberg, 2004).
https: / / doi.org/ 10.1007 / b98673

[2] DFV James, PG Kwiat, WJ Munro ו-AG White, מדידת qubits, Phys. ר' א 64, 052312 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.052312

[3] RT Thew, K. Nemoto, AG White ו-WJ Munro, Qudit quantum-state tomography, Phys. ר' א 66, 012303 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.012303

[4] ID Ivanovic, תיאור גיאומטרי של קביעת מצב קוונטי, J. Phys. מתמטיקה. אור. 14, 3241 (1981).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/14/12/019

[5] WK Wootters ו-BD Fields, קביעת מצב אופטימלית על ידי מדידות בלתי מוטות הדדיות, אן. פיזי. 191, 363 (1989).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(89)90322-9

[6] SN Filippov ו-VI Man, בסיסים בלתי מוטים הדדיים: טומוגרפיה של מצבי ספין וסכימת הכוכבים-מוצר, Phys. Scr. T143, 014010 (2011).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/2011/t143/014010

[7] RBA Adamson ו-AM Steinberg, שיפור הערכת מצב קוונטית עם בסיסים בלתי מוטים הדדיים, Phys. הכומר לט. 105, 030406 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.030406

[8] G. Lima et al., טומוגרפיה קוונטית ניסויית של qudits פוטוניים באמצעות בסיס בלתי מוטה הדדי, Opt. אקספרס 19, 3542 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.19.003542

[9] JM Renes, R. Blume-Kohout, AJ Scott ו-CM Caves, מדידות קוונטיות שלמות באופן מידע סימטרי, J. Math. פיזי. 45, 2171 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1737053

[10] ST Flammia, A. Silberfarb ו-CM Caves, מידות מינימליות שלמות מידע עבור מצבים טהורים, נמצא. פיזי. 35, 1985 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-005-8658-z

[11] T. Durt, C. Kurtsiefer, A. Lamas-Linares and A. Ling, Wigner tomography of two-qubit states and quantum cryptography, Phys. ר' א 78, 042338 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.042338

[12] ZED Medendorp et al., אפיון ניסוי של qutrits באמצעות מדידות חיוביות בעלות ערך אופרטור, פיזי. ר' א 83, 051801 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.051801

[13] N. Bent et al., Experimental Realization of Quantum Tomography of Photonic Qudits via Symmetric Informationally Complete Positive Operator-Valued Measures, Phys. Rev' X 5, 041006 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041006

[14] J. Eisert et al., הסמכה קוונטית ובנצ'מרקינג, Nat. הכומר פיזי. 2, 382 (2020).
https://doi.org/10.1038/s42254-020-0186-4

[15] J. Chen וחב', ייחודיות של מצבים קוונטיים תואמים לתוצאות מדידה נתונות, Phys. ר' א 88, 012109 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012109

[16] QP Stefano, L. Rebón, S. Ledesma ו-C. Iemmi, סט של 4d-3 נצפים כדי לקבוע כל מצב qudit טהור, Opt. Lett. 44, 2558 (2019).
https://doi.org/10.1364/ol.44.002558

[17] D. Ha and Y. Kwon, סט מינימלי של מדידות עבור טומוגרפיה של מצב qudit המבוסס על אפליה חד משמעית, Quantum Inf. תהליך. 17, 232 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1997-4

[18] Y. Wang, קביעת מצב קוונטי טהור סופי ממדי על ידי האנלוגים הבדידים של מיקום ותנע (2021), arXiv:2108.05752.
arXiv: arXiv: 2108.05752

[19] C. Carmeli, T. Heinosaari, J. Schultz and A. Toigo, כמה בסיסים אורתונורמליים דרושים כדי להבחין בכל המצבים הקוונטיים הטהורים?, Eur. פיזי. J. D 69, 179 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2015-60230-5

[20] ל.-ל. Sun, S. Yu ו-Z.-B. Chen, קביעה מינימלית של מצב qutrit טהור ופרוטוקול ארבע מדידות למצב qudit טהור, J. Phys. מתמטיקה. אור. 53, 075305 (2020).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ab64a2

[21] J.-P. Amiet and S. Weigert, Reconstructing a pure state of a spin s באמצעות שלוש מדידות שטרן-גרלך, Journal of Physics A: Mathematical and General 32, 2777 (1999).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/32/15/006

[22] J. Shang, Z. Zhang ו-HK Ng, שחזור סבירות סופר-מהיר לטומוגרפיה קוונטית, Phys. ר' א 95, 062336 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062336

[23] D. Goyeneche וחב', חמישה בסיסי מדידה קובעים מצבים קוונטיים טהורים בכל מימד, פיזי. הכומר לט. 115, 090401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.090401

[24] C. Carmeli, T. Heinosaari, M. Kech, J. Schultz and A. Toigo, Stable pure state quantum tomography מחמישה בסיסים אורתונורמליים, EPL 115, 30001 (2016).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/115/30001

[25] L. Zambrano, L. Pereira and A. Delgado, דיוק אומדן משופר של השיטה הטומוגרפית מבוססת 5-בסיסים, Phys. Rev. A 100, 022340 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022340

[26] L. Zambrano et al., Estimation of Pure States Using Three Bases מדידה, Phys. Rev. Applied 14, 064004 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.064004

[27] L. Pereira, L. Zambrano and A. Delgado, הערכה מדרגית של מצבי ריבוי קיוביטים טהורים, npj Quantum Inf. 8, 57 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00565-9

[28] D. Ahn et al., Adaptive Compressive Tomography with No a priori Information, Phys. הכומר לט. 122, 100404 (2019א).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.100404

[29] D. Ahn et al., Adaptive compressive tomography: A numerical study, Phys. Rev. A 100, 012346 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012346

[30] J. Cariñe וחב', מפצלי אלומה מרובי יציאות משולבים סיבים מרובי ליבות לעיבוד מידע קוונטי, Optica 7, 542 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.388912

[31] D. Martínez et al., הסמכה של מדידת qudit לא השלכתית באמצעות מפצלי אלומה מרובי יציאות, Nat. פיזי. 19, 190 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-022-01845-z

[32] AE Willner, K. Pang, H. Song, K. Zou and H. Zhou, מומנטום זוויתי אורביטלי לתקשורת, Appl. פיזי. רפ' 8, 041312 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0054885

[33] S. Rojas-Rojas וחב', הערכת יעילות הצימוד של קורות OAM לסיבים אופטיים טבעתיים, Opt. Express 29, 23381 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.425419

[34] DO Akat'ev, AV Vasiliev, NM Shafeev, FM Ablayev ו-AA Kalachev, Multiqudit quantum hashing והטמעתו מבוססת על קידוד תנע זוויתי מסלולי, Laser Phys. Lett. 19, 125205 (2022).
https://doi.org/10.1088/1612-202x/ac9ec3

[35] ח.-ה. Lu et al., Quantum Phase Estimation with Time-Frequency Qudits in a Single Photon, עו"ד. Quantum Technol. 3, 1900074 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900074

[36] Y. Chi et al., מעבד קוונטי ניתן לתכנות מבוסס qudit, Nat. Commun. 13, 1166 (2022).
https: / doi.org/â € ‹10.1038 / s41467-022-28767-x

[37] M. Ringbauer et al., מעבד קוונטי אוניברסלי עם יונים כלואים, Nat. פיזי. 18, 1053 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41567-022-01658-0

[38] J. Řeháček et al., Full Tomography from Compatible Measurements, Phys. הכומר לט. 103, 250402 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.250402

[39] J. Finkelstein, מדידות שלמות מבחינה מידעית של מצב טהור ו"באמת" שלמות, Phys. ר' א 70, 052107 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052107

[40] Y. Wang ו-Y. Shang, מצב טהור 'באמת' שלם מבחינה מידעית עם POVM בדרגה 1, Quantum Inf. תהליך. 17, 51 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1812-2

מצוטט על ידי

מאמר זה מתפרסם בקוונטים תחת התקציב ייחוס Creative Commons 4.0 הבינלאומי (CC BY 4.0) רישיון. זכויות יוצרים נשארות עם בעלי זכויות היוצרים המקוריים כמו המחברים או מוסדותיהם.