Saf Kuantum Durum Tahmini İçin Minimal Ortonormal Tabanlar

Plato tarafından yeniden yayınlandı

İzleyiciler: 0

Saf kuantum durumu tahmini için minimum ortonormal tabanlar PlatoBlockchain Veri Zekası. Dikey Arama. Ai.

Leonardo Zambrano¹, Luciano Pereira², ve Aldo Delgado³

¹ICFO – Institut de Ciegency Fotoniques, Barselona Bilim ve Teknoloji Enstitüsü, 08860 Castelldefels, Barselona, İspanya
²Instituto de Física Fundamental IFF-CSIC, Calle Serrano 113b, Madrid 28006, İspanya
³Instituto Milenio de Investigación en Óptica y Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, Concepción, Şili

Bu makaleyi ilginç mi buldunuz yoksa tartışmak mı istiyorsunuz? SciRate'e çığlık at veya yorum bırak.

Özet

Herhangi bir sonlu boyutlu Hilbert uzayında minimum üç ölçüm tabanını kullanarak saf kuantum durumlarını tahmin etmek için analitik bir yöntem sunuyoruz. Saf durumlar için bilgi açısından eksiksiz bir pozitif operatör değerli ölçüm (IC-POVM) oluşturmak için iki baz yetersiz olduğundan bu en uygunudur. Yöntemimizi, uygulama için algoritmik bir yol sağlayan ikili ağaç yapısı kullanarak gösteriyoruz. Yöntemin performansı, kuantum durum tahmini için etkinliğini gösteren sayısal simülasyonlar yoluyla değerlendirilir.

► BibTeX verileri

@article{Zambrano2024minimalorthonormal, doi = {10.22331/q-2024-02-08-1244}, url = {https://doi.org/10.22331/q-2024-02-08-1244}, title = {Minimal ortonormal saf kuantum durumu tahmini için temeller}, yazar = {Zambrano, Leonardo ve Pereira, Luciano ve Delgado, Aldo}, dergi = {{Quantum}}, issn = {2521-327X}, yayıncı = {{Verein zur F{"{ o}}Kuantenwissenschaften'de Açık Erişim Yayıncılığının sağlanması}}, cilt = {8}, sayfalar = {1244}, ay = şubat, yıl = {2024} }

► Referanslar

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

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

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

[4] ID Ivanovic, Kuantal durum belirlemenin geometrik açıklaması, J. Phys. Bir Matematik. Teori. 14, 3241 (1981).
https://doi.org/10.1088/0305-4470/14/12/019

[5] WK Wootters ve BD Fields, Karşılıklı tarafsız ölçümlerle optimal durum tespiti, Ann. Fizik. 191, 363 (1989).
https://doi.org/10.1016/0003-4916(89)90322-9

[6] SN Filippov ve VI Man, Karşılıklı olarak tarafsız bazlar: spin durumlarının tomografisi ve yıldız-çarpım şeması, Phys. Scr. T143, 014010 (2011).
https://doi.org/10.1088/0031-8949/2011/t143/014010

[7] RBA Adamson ve AM Steinberg, Karşılıklı Tarafsız Tabanlarla Kuantum Durum Tahmininin Geliştirilmesi, Phys. Rahip Lett. 105, 030406 (2010).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.030406

[8] G. Lima ve diğerleri, Karşılıklı tarafsız temel yoluyla fotonik kuditlerin deneysel kuantum tomografisi, Opt. Ekspres 19, 3542 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.19.003542

[9] JM Renes, R. Blume-Kohout, AJ Scott ve CM Caves, Simetrik bilgi açısından eksiksiz kuantum ölçümleri, J. Math. Fizik. 45, 2171 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 1.1737053

[10] ST Flammia, A. Silberfarb ve CM Caves, Saf durumlar için minimal bilgi açısından tam ölçümler, Bulundu. Fizik. 35, 1985 (2005).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1007 / s10701-005-8658-z

[11] T. Durt, C. Kurtsiefer, A. Lamas-Linares ve A. Ling, iki kubitlik durumların Wigner tomografisi ve kuantum kriptografisi, Phys. Rev. A 78, 042338 (2008).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.042338

[12] ZED Medendorp ve diğerleri, Simetrik bilgi açısından tam pozitif operatör değerli ölçümler kullanılarak kutritlerin deneysel karakterizasyonu, Phys. Rev. A 83, 051801 (2011).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.051801

[13] N. Bent ve diğerleri, Fotonik Quditlerin Kuantum Tomografisinin Simetrik Bilgisel Olarak Tamamlanmış Pozitif Operatör Değerli Ölçümler Yoluyla Deneysel Gerçekleştirilmesi, Phys. Rev. X 5, 041006 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041006

[14] J. Eisert ve diğerleri, Kuantum sertifikasyonu ve kıyaslama, Nat. Rev. Phys. 2, 382 (2020).
https://doi.org/10.1038/s42254-020-0186-4

[15] J. Chen ve diğerleri, Verilen ölçüm sonuçlarıyla uyumlu kuantum durumlarının benzersizliği, Phys. Rev. A 88, 012109 (2013).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012109

[16] QP Stefano, L. Rebón, S. Ledesma ve C. Iemmi, Herhangi bir saf kudit durumunu belirlemek için 4d–3 gözlemlenebilir kümesi, Opt. Lett. 44, 2558 (2019).
https:///doi.org/10.1364/ol.44.002558

[17] D. Ha ve Y. Kwon, Kesin ayrımcılığa dayalı kudit-durum tomografisi için minimum ölçüm seti, Quantum Inf. İşlem. 17, 232 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1997-4

[18] Y. Wang, Sonlu boyutlu saf kuantum durumunun ayrık konum ve momentum analogları ile belirlenmesi (2021), arXiv:2108.05752.
arXiv: arXiv: 2108.05752

[19] C. Carmeli, T. Heinosaari, J. Schultz ve A. Toigo, Tüm saf kuantum durumlarını ayırt etmek için kaç tane ortonormal baz gereklidir?, Eur. Fizik. J.D 69, 179 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1140 / epjd / e2015-60230-5

[20] LL. Sun, S. Yu ve Z.-B. Chen, Saf kutrit durumunun minimal belirlenmesi ve saf kudit durumu için dört ölçüm protokolü, J. Phys. Bir Matematik. Teori. 53, 075305 (2020).
https://doi.org/10.1088/1751-8121/ab64a2

[21] J.-P. Amiet ve S. Weigert, Üç Stern-Gerlach ölçümü yoluyla bir spinin saf durumunu yeniden yapılandırmak, 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 ve HK Ng, Kuantum tomografi için süper hızlı maksimum olasılıklı yeniden yapılanma, Phys. Rev. A 95, 062336 (2017).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062336

[23] D. Goyeneche ve diğerleri, Beş Ölçüm Tabanı Herhangi Bir Boyutta Saf Kuantum Durumlarını Belirler, Phys. Rahip Lett. 115, 090401 (2015).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.090401

[24] C. Carmeli, T. Heinosaari, M. Kech, J. Schultz ve A. Toigo, Beş ortonormal bazdan kararlı saf durum kuantum tomografisi, EPL 115, 30001 (2016).
https://doi.org/10.1209/0295-5075/115/30001

[25] L. Zambrano, L. Pereira ve A. Delgado, 5 bazlık tabanlı tomografik yöntemin geliştirilmiş tahmin doğruluğu, Phys. Rev. A 100, 022340 (2019).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022340

[26] L. Zambrano ve diğerleri, Üç Ölçüm Tabanı Kullanılarak Saf Durumların Tahmini, Phys. Rev. Başvuru tarihi: 14, 064004 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.064004

[27] L. Pereira, L. Zambrano ve A. Delgado, Saf çoklu kübit durumlarının ölçeklenebilir tahmini, npj Quantum Inf. 8, 57 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41534-022-00565-9

[28] D. Ahn ve diğerleri, Önceden Bilgi Olmayan Uyarlanabilir Sıkıştırmalı Tomografi, Phys. Rahip Lett. 122, 100404 (2019a).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.100404

[29] D. Ahn ve diğerleri, Adaptif kompresif tomografi: Sayısal bir çalışma, Phys. Rev. A 100, 012346 (2019b).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012346

[30] J. Cariñe ve diğerleri, Kuantum bilgi işleme için çok çekirdekli fiber entegre çok portlu ışın ayırıcılar, Optica 7, 542 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OPTICA.388912

[31] D. Martínez ve diğerleri, Çok portlu ışın bölücüler kullanılarak projektif olmayan kudit ölçümünün sertifikasyonu, Nat. Fizik. 19, 190 (2023).
HTTPS: / / doi.org/ 10.1038 / s41567-022-01845-z

[32] AE Willner, K. Pang, H. Song, K. Zou ve H. Zhou, İletişim için ışığın yörüngesel açısal momentumu, Appl. Fizik. Rev. 8, 041312 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1063 / 5.0054885

[33] S. Rojas-Rojas ve diğerleri, OAM ışınlarının halka çekirdekli optik fiberlere bağlanma verimliliğinin değerlendirilmesi, Opt. Ekspres 29, 23381 (2021).
https: / / doi.org/ 10.1364 / OE.425419

[34] DO Akat'ev, AV Vasiliev, NM Shafeev, FM Ablayev ve AA Kalachev, Multiqudit kuantum karması ve yörüngesel açısal momentum kodlamasına dayalı uygulanması, Laser Phys. Lett. 19, 125205 (2022).
https://doi.org/10.1088/1612-202x/ac9ec3

[35] H.-H. Lu ve diğerleri, Tek Bir Fotonda Zaman-Frekans Quditleri ile Kuantum Faz Tahmini, Adv. Kuantum Teknolojisi. 3, 1900074 (2020).
https: / / doi.org/ 10.1002 / qute.201900074

[36] Y. Chi ve diğerleri, Programlanabilir bir kudit tabanlı kuantum işlemci, Nat. İletişim 13, 1166 (2022).
https: / / doi.org/ 10.1038 / s41467-022-28767-x

[37] M. Ringbauer ve diğerleri, Yakalanmış iyonlara sahip evrensel bir kudit kuantum işlemcisi, Nat. Fizik. 18, 1053 (2022).
https://doi.org/10.1038/s41567-022-01658-0

[38] J. Řeháček ve diğerleri, Uyumlu Ölçümlerden Tam Tomografi, Phys. Rahip Lett. 103, 250402 (2009).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.250402

[39] J. Finkelstein, Bilgi açısından tam ve "gerçekten" tam ölçümler, Phys. Rev. A 70, 052107 (2004).
https: / / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052107

[40] Y. Wang ve Y. Shang, Pure state-1 POVM, Quantum Inf ile bilgi açısından "gerçekten" tamamlandı. İşlem. 17, 51 (2018).
https://doi.org/10.1007/s11128-018-1812-2

Alıntılama

Bu Makale, Quantum'da Creative Commons Atıf 4.0 Uluslararası (CC BY 4.0) lisans. Telif hakkı, yazarlar veya kurumları gibi orijinal telif hakkı sahiplerine aittir.