極端な量子性の正規直交基底

極端な量子性の正規直交基底

マルシン・ルジンスキ1,2, アダム・バーチャード3, KarolŻyczkowski1,4

1ヤギェウォ大学物理学、天文学および応用コンピュータサイエンス学部、ul。 Łojasiewicza11、30-348クラクフ、ポーランド
2ヤギェウォ大学、正確自然科学博士課程、UL。 Łojasiewicza 11, 30-348 クラクフ, ポーランド
3QuSoft、CWI およびアムステルダム大学、サイエンス パーク 123、1098 XG アムステルダム、オランダ
4理論科学センター、ポーランド科学アカデミー、Al。 Lotników32 / 46、02-668ワルシャワ、ポーランド

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抽象

スピン反コヒーレント状態は、最も「量子的」な状態として最近多くの注目を集めています。いくつかのコヒーレントおよびアンチコヒーレントのスピン状態は、最適な量子ロトセンサーとして知られています。この研究では、個々のベクトルの平均反コヒーレンスとヴェール エントロピーによって決定される、スピン状態の正規直交基底の量子性の尺度を導入します。このようにして、最もコヒーレントで最も量子的な状態を特定し、それが極端な量子性の直交測定につながります。それらの対称性は、球上の点による純粋な状態の直観的な幾何学的表現を提供するマヨラナ恒星の表現を使用して明らかにすることができます。得られた結果は、$2j$ 量子ビットで構成される多部系の状態の $1^{2j}$ 次元空間の $2j+2$ 次元対称部分空間で最大 (最小) もつれ塩基を導き出しました。見つかった一部の塩基は、同じ程度のスピンコヒーレンスのすべての状態で構成されているため、アイソコヒーレントです。

コヒーレントおよび反コヒーレントの極限状態は、量子計測において最適なロトセンサーとして実用化されています。この研究は、そのような状態の探索に関する以前の研究の自然な拡張を提供し、極端なスピンコヒーレンスのリューダースとフォン・ノイマンの最適な直交測定を提案しています。 $mathcal{H}_N$ の基底によって与えられる測定値の量子性を特徴付けるツールとして、測定値 $mathcal{B}_t$ を導入します。 $N=3,4,5$ および $7$ の最も多くの量子基底の検索が実行されます。数値結果は、得られた解がユニークであることを示唆しています。最もスピンコヒーレントな状態からなる「古典的」基底の候補のセットが $N=3,4,5,6$ に対して示されています。マヨラナの恒星表現で分析された最も多くの量子基底のいくつかは、プラトン立体の対称性を明らかにします。ほとんどの古典的な塩基も対称構造を示します。また、特定の基底を形成するベクトルの量子性の他の尺度も検討しました。 $N$ 直交ベクトルの平均ウェールエントロピーを最適化すると、$N=6$ の量子基底を除いて、量 $mathcal{B}_t$ の極値によって区別される同じ基底が得られます。

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