Minimale orthonormale bases voor zuivere schatting van de kwantumtoestand

Heruitgegeven door Plato

volgers: 0

Minimale orthonormale basissen voor pure schatting van de kwantumtoestand PlatoBlockchain Data Intelligence. Verticaal zoeken. Ai.

Leonardo Zambrano¹, Luciano Pereira² en Aldo Delgado³

¹ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology, 08860 Castelldefels, Barcelona, Spanje
²Instituto de Física Fundamentele IFF-CSIC, Calle Serrano 113b, Madrid 28006, Spanje
³Instituto Milenio de Investigación en Óptica y Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Chili

Vind je dit artikel interessant of wil je het bespreken? Scite of laat een reactie achter op SciRate.

Abstract

We presenteren een analytische methode om zuivere kwantumtoestanden te schatten met behulp van minimaal drie meetbases in elke eindig-dimensionale Hilbertruimte. Dit is optimaal omdat twee bases onvoldoende zijn om een informatief complete positieve operator-gewaardeerde meting (IC-POVM) voor zuivere toestanden te construeren. We demonstreren onze methode met behulp van een binaire boomstructuur, die een algoritmisch pad voor implementatie biedt. De prestaties van de methode worden geëvalueerd door middel van numerieke simulaties, wat de effectiviteit ervan voor het schatten van de kwantumtoestand aantoont.

► BibTeX-gegevens

@article{Zambrano2024minimalorthonormaal, doi = {10.22331/q-2024-02-08-1244}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-08-1244}, title = {Minimaal orthonormaal bases voor pure schatting van de kwantumtoestand}, auteur = {Zambrano, Leonardo en Pereira, Luciano en Delgado, Aldo}, tijdschrift = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, uitgever = {{Verein zur F{“{ o}}rderung des Open Access Publizierens in den Quantenwissenschaften}}, volume = {8}, pagina's = {1244}, maand = feb, jaar = {2024} }

► Referenties

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

[2] DFV James, PG Kwiat, WJ Munro en AG White, Meting van qubits, Phys. Rev. A 64, 052312 (2001).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.052312

[3] RT Thew, K. Nemoto, AG White en WJ Munro, Qudit kwantumstaattomografie, Phys. Rev.A 66, 012303 (2002).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.012303

[4] ID Ivanovic, Geometrische beschrijving van kwantitatieve toestandsbepaling, J. Phys. Een wiskunde. Theor. 14, 3241 (1981).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/14/12/019

[5] WK Wootters en BD Fields, Optimale toestandsbepaling door wederzijds onbevooroordeelde metingen, Ann. Fys. 191, 363 (1989).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(89)90322-9

[6] SN Filippov en VI Man, wederzijds onbevooroordeelde bases: tomografie van spintoestanden en het sterproductschema, Phys. Scr. T143, 014010 (2011).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/2011/t143/014010

[7] RBA Adamson en AM Steinberg, Verbetering van de schatting van de kwantumtoestand met wederzijds onbevooroordeelde bases, Phys. Ds. Lett. 105, 030406 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.030406

[8] G. Lima et al., Experimentele kwantumtomografie van fotonische qudits via wederzijds onbevooroordeelde basis, Opt. Express 19, 3542 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.19.003542

[9] JM Renes, R. Blume-Kohout, AJ Scott en CM Caves, Symmetrische informatief complete kwantummetingen, J. Math. Fys. 45, 2171 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1737053

[10] ST Flammia, A. Silberfarb en CM Caves, minimale informatief volledige metingen voor zuivere toestanden, gevonden. Fys. 35, 1985 (2005).
https: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-005-8658-z

[11] T. Durt, C. Kurtsiefer, A. Lamas-Linares en A. Ling, Wigner-tomografie van twee-qubit-toestanden en kwantumcryptografie, Phys. Rev.A 78, 042338 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.042338

[12] ZED Medendorp et al., Experimentele karakterisering van qutrits met behulp van symmetrische, informatief complete, positieve, door de operator gewaardeerde metingen, Phys. Rev.A 83, 051801 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.051801

[13] N. Bent et al., Experimentele realisatie van kwantumtomografie van fotonische Qudits via symmetrische, informatief complete positieve, door operators gewaardeerde metingen, Phys. Rev. X 5, 041006 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041006

[14] J. Eisert et al., Quantum-certificering en benchmarking, Nat. Ds. Phys. 2, 382 (2020).
https://doi.org/10.1038/s42254-020-0186-4

[15] J. Chen et al., Uniciteit van kwantumtoestanden die compatibel zijn met gegeven meetresultaten, Phys. Rev.A 88, 012109 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012109

[16] QP Stefano, L. Rebón, S. Ledesma en C. Iemmi, Set van 4d–3 waarneembare waarden om elke zuivere qudit-toestand te bepalen, Opt. Let. 44, 2558 (2019).
https:///doi.org/10.1364/ol.44.002558

[17] D. Ha en Y. Kwon, Een minimale reeks metingen voor qudit-state tomografie gebaseerd op ondubbelzinnige discriminatie, Quantum Inf. Proces. 17, 232 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1997-4

[18] Y. Wang, Bepaling van de eindig-dimensionale zuivere kwantumtoestand door de discrete analogen van positie en momentum (2021), arXiv:2108.05752.
arXiv: arXiv: 2108.05752

[19] C. Carmeli, T. Heinosaari, J. Schultz en A. Toigo, Hoeveel orthonormale basen zijn er nodig om alle zuivere kwantumtoestanden te onderscheiden?, Eur. Fys. JD 69, 179 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2015-60230-5

[20] L.-L. Zon, S. Yu en Z.-B. Chen, Minimale bepaling van een zuivere qutrit-toestand en een protocol met vier metingen voor zuivere qudit-toestand, J. Phys. Een wiskunde. Theor. 53, 075305 (2020).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ab64a2

[21] J.-P. Amiet en S. Weigert, Reconstructie van een zuivere toestand van een spin s door middel van drie Stern-Gerlach-metingen, 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 en HK Ng, Supersnelle reconstructie met maximale waarschijnlijkheid voor kwantumtomografie, Phys. A 95, 062336 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062336

[23] D. Goyeneche et al., Vijf meetbases bepalen zuivere kwantumtoestanden in elke dimensie, Phys. Ds. Lett. 115, 090401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.090401

[24] C. Carmeli, T. Heinosaari, M. Kech, J. Schultz en A. Toigo, Stabiele pure-state kwantumtomografie vanuit vijf orthonormale bases, EPL 115, 30001 (2016).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/115/30001

[25] L. Zambrano, L. Pereira en A. Delgado, verbeterde schattingsnauwkeurigheid van de op 5 bases gebaseerde tomografische methode, Phys. A 100, 022340 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022340

[26] L. Zambrano et al., Schatting van zuivere toestanden met behulp van drie meetbases, Phys. Rev. Toegepast 14, 064004 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.064004

[27] L. Pereira, L. Zambrano en A. Delgado, schaalbare schatting van pure multi-qubit-toestanden, npj Quantum Inf. 8, 57 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00565-9

[28] D. Ahn et al., Adaptieve compressieve tomografie zonder a priori informatie, Phys. Ds. Lett. 122, 100404 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.100404

[29] D. Ahn et al., Adaptieve compressietomografie: een numerieke studie, Phys. A 100, 012346 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012346

[30] J. Cariñe et al., Multi-core glasvezelgeïntegreerde multi-port beamsplitters voor kwantuminformatieverwerking, Optica 7, 542 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.388912

[31] D. Martínez et al., Certificering van een niet-projectieve qudit-meting met behulp van multiport beamsplitters, Nat. Fys. 19, 190 (2023).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-022-01845-z

[32] AE Willner, K. Pang, H. Song, K. Zou en H. Zhou, Orbitaal impulsmoment van licht voor communicatie, Appl. Fys. 8, 041312 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0054885

[33] S. Rojas-Rojas et al., Evaluatie van de koppelingsefficiëntie van OAM-bundels in optische ringkernvezels, Opt. Express 29, 23381 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.425419

[34] DO Akat'ev, AV Vasiliev, NM Shafeev, FM Ablayev en AA Kalachev, Multiqudit quantum hashing en de implementatie ervan op basis van orbitale impulsmomentcodering, Laser Phys. Let. 19, 125205 (2022).
https://doi.org/10.1088/1612-202x/ac9ec3

[35] H.-H. Lu et al., Quantum Phase Estimation met tijdfrequentie-qudits in een enkel foton, Adv. Kwantumtechnologie. 3, 1900074 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900074

[36] Y. Chi et al., Een programmeerbare op qudit gebaseerde kwantumprocessor, Nat. Gemeenschappelijk. 13, 1166 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-022-28767-x

[37] M. Ringbauer et al., Een universele qudit-kwantumprocessor met gevangen ionen, Nat. Fys. 18, 1053 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41567-022-01658-0

[38] J. Řeháček et al., Volledige tomografie van compatibele metingen, Phys. Ds. Lett. 103, 250402 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.250402

[39] J. Finkelstein, Pure-state informatief complete en “werkelijk” complete metingen, Phys. Rev. A 70, 052107 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052107

[40] Y. Wang en Y. Shang, Pure stellen 'echt' informatief compleet met rang-1 POVM, Quantum Inf. Proces. 17, 51 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1812-2

Geciteerd door

Dit artikel is gepubliceerd in Quantum onder de Creative Commons Naamsvermelding 4.0 Internationaal (CC BY 4.0) licentie. Het auteursrecht blijft berusten bij de oorspronkelijke houders van auteursrechten, zoals de auteurs of hun instellingen.

Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
Plato Gezondheid. Intelligentie op het gebied van biotech en klinische proeven. Toegang hier.
Bron: https://quantum-journal.org/papers/q-2024-02-08-1244/