纯量子态估计的最小正交基

纯量子态估计的最小正交基

纯量子态估计的最小正交基柏拉图区块链数据智能。垂直搜索。人工智能。

莱昂纳多·赞布拉诺1, 卢西亚诺·佩雷拉2阿尔多·德尔加多3

1ICFO – Institut de Ciencies Fotoniques, 巴塞罗那科学技术学院, 08860 Castelldefels, Barcelona,​​ Spain
2Instituto de Física Fundamental IFF-CSIC, Calle Serrano 113b, 马德里 28006, 西班牙
3Instituto Milenio de Investigación en Óptica y Departamento de Física, Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Concepción, Casilla 160-C, 康塞普西翁, 智利

觉得本文有趣或想讨论? 在SciRate上发表评论或发表评论.

抽象

我们提出了一种分析方法,在任何有限维希尔伯特空间中使用至少三个测量基础来估计纯量子态。这是最佳的,因为两个碱基不足以构建纯态的信息完整的正算子值测量(IC-POVM)。我们使用二叉树结构演示了我们的方法,提供了实现的算法路径。通过数值模拟评估了该方法的性能,展示了其在量子态估计方面的有效性。

►BibTeX数据

►参考

[1] M. Paris 和 J. Řeháček,编辑,量子状态估计(Springer Berlin Heidelberg,2004)。
https:///doi.org/10.1007/b98673

[2] DFV James、PG Kwiat、WJ Munro 和 AG White,量子位测量,物理学。修订版 A 64, 052312 (2001)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.64.052312

[3] RT Thew、K. Nemoto、AG White 和 WJ Munro,Qudit 量子态断层扫描,物理学。修订版 A 66, 012303 (2002)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.66.012303

[4] ID Ivanovic,量子态测定的几何描述,J. Phys。数学。理论。 14, 3241 (1981)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​14/​12/​019

[5] WK Wootters 和 BD Fields,通过相互无偏测量的最佳状态确定,Ann。物理。 191, 363 (1989)。
https:/​/​doi.org/​10.1016/​0003-4916(89)90322-9

[6] SN Filippov 和 VI Man,相互无偏基:自旋态断层扫描和星积方案,Phys。斯克。 T143, 014010 (2011)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0031-8949/​2011/​t143/​014010

[7] RBA Adamson 和 AM Steinberg,利用互不偏倚的基础改进量子态估计,物理学。莱特牧师。 105, 030406 (2010)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.105.030406

[8] G. Lima 等人,通过相互无偏基础进行光子量子的实验量子断层扫描,Opt。快报 19, 3542 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1364 / OE.19.003542

[9] JM Renes、R. Blume-Kohout、AJ Scott 和 CM Caves,对称信息完整量子测量,J. Math。物理。 45, 2171 (2004)。
https:/ / doi.org/10.1063/ 1.1737053

[10] ST Flammia、A. Silberfarb 和 CM Caves,纯状态的最小信息完整测量,已发现。物理。 35, 1985 (2005)。
https:/ / doi.org/ 10.1007 / s10701-005-8658-z

[11] T. Durt、C. Kurtsiefer、A. Lamas-Linares 和 A. Ling,两个量子位态的维格纳断层扫描和量子密码学,物理学。修订版 A 78, 042338 (2008)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.78.042338

[12] ZED Medendorp 等人,使用对称信息完整正算子值测量对 qutrit 进行实验表征,Phys。修订版 A 83, 051801 (2011)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.83.051801

[13] N. Bent 等人,通过对称信息完全正算子值测量实验实现光子 Qudits 的量子层析成像,物理学。修订版 X 5, 041006 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevX.5.041006

[14] J. Eisert 等人,量子认证和基准测试,Nat。物理博士。 2、382(2020)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s42254-020-0186-4

[15] J. Chen 等人,与给定测量结果兼容的量子态的唯一性,Phys。修订版 A 88, 012109 (2013)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.88.012109

[16] QP Stefano、L. Rebón、S. Ledesma 和 C. Iemmi,用于确定任何纯 qudit 状态的 4d-3 组可观测值,选项。莱特。 44, 2558 (2019)。
https://doi.org/10.1364/ol.44.002558

[17] D. Ha 和 Y. Kwon,基于明确辨别的量子态断层扫描的最小测量集,Quantum Inf。过程。 17, 232 (2018)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-018-1997-4

[18] Y. Wang,通过位置和动量的离散类似物确定有限维纯量子态 (2021),arXiv:2108.05752。
arXiv:arXiv:2108.05752

[19] C. Carmeli、T. Heinosaari、J. Schultz 和 A. Toigo,需要多少正交基才能区分所有纯量子态?,Eur。物理。 J.D 69, 179 (2015)。
https:///doi.org/10.1140/epjd/e2015-60230-5

[20] 二。 Sun,S. Yu 和 Z.-B。 Chen,纯 qutrit 状态的最小确定和纯 qutrit 状态的四次测量方案,J. Phys。数学。理论。 53, 075305 (2020)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1751-8121/​ab64a2

[21] J.P。 Amiet 和 S. Weigert,通过三个 Stern-Gerlach 测量重建自旋的纯状态,《物理学杂志 A:数学与一般》 32, 2777 (1999)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​0305-4470/​32/​15/​006

[22] J. Shang、Z. 张和 HK Ng,量子断层扫描的超快最大似然重建,物理学。修订版 A 95, 062336 (2017)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.95.062336

[23] D. Goyeneche 等人,《五种测量基础确定任意维度上的纯量子态》,物理学。莱特牧师。 115, 090401 (2015)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.115.090401

[24] C. Carmeli、T. Heinosaari、M. Kech、J. Schultz 和 A. Toigo,基于五个正交基的稳定纯态量子断层扫描,EPL 115, 30001 (2016)。
https:/​/​doi.org/​10.1209/​0295-5075/​115/​30001

[25] L. Zambrano、L. Pereira 和 A. Delgado,提高了基于 5 个碱基的断层扫描方法的估计精度,Phys。修订版 A 100, 022340 (2019)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.022340

[26] L. Zambrano 等人,使用三种测量基础的纯态估计,物理学。应用修订版 14, 064004 (2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevApplied.14.064004

[27] L. Pereira、L. Zambrano 和 A. Delgado,纯多量子位状态的可扩展估计,npj Quantum Inf。 8, 57 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41534-022-00565-9

[28] D. Ahn 等人,无先验信息的自适应压缩断层扫描,物理学。莱特牧师。 122, 100404 (2019a)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.122.100404

[29] D. Ahn 等人,自适应压缩断层扫描:数值研究,Phys。修订版 A 100, 012346 (2019b)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.100.012346

[30] J. Cariñe 等人,用于量子信息处理的多芯光纤集成多端口分束器,Optica 7, 542 (2020)。
https:///doi.org/10.1364/OPTICA.388912

[31] D. Martínez 等人,使用多端口分束器进行非投影 qdit 测量的认证,Nat。物理。 19, 190 (2023)。
https:/ / doi.org/ 10.1038 / s41567-022-01845-z

[32] AE Willner、K. Pang、H. Song、K. Zou 和 H. Zhou,用于通信的光轨道角动量,应用。物理。修订版 8,041312 (2021)。
https:/ / doi.org/10.1063/ 5.0054885

[33] S. Rojas-Rojas 等人,评估 OAM 光束与环芯光纤的耦合效率,选项。快报 29, 23381 (2021)。
https:/ / doi.org/ 10.1364 / OE.425419

[34] DO Akat'ev、AV Vasiliev、NM Shafeev、FM Ablayev 和 AA Kalachev,Multiqudit 量子哈希及其基于轨道角动量编码的实现,激光物理。莱特。 19, 125205 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.1088/​1612-202x/​ac9ec3

[35] H.-H。 Lu 等人,单光子中时频 Qudits 的量子相位估计,Adv。量子技术。 3、1900074(2020)。
https:/ / doi.org/ 10.1002 / qute.201900074

[36] Y. Chi 等人,一种基于可编程 qudit 的量子处理器,Nat。交流。 13, 1166 (2022)。
https:///doi.org/10.1038/s41467-022-28767-x

[37] M. Ringbauer 等人,带有捕获离子的通用 Qudit 量子处理器,Nat。物理。 18, 1053 (2022)。
https:/​/​doi.org/​10.1038/​s41567-022-01658-0

[38] J. Řeháček 等人,兼容测量的完整断层扫描,物理学。莱特牧师。 103, 250402 (2009)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevLett.103.250402

[39] J. Finkelstein,纯态信息完整和“真正”完整的测量,物理学。 Rev. A 70, 052107 (2004)。
https:/ / doi.org/ 10.1103 / PhysRevA.70.052107

[40] Y. Wang 和 Y. Shang,纯状态“真正”信息完整,具有 1 级 POVM,量子 Inf。过程。 17, 51 (2018)。
https:/​/​doi.org/​10.1007/​s11128-018-1812-2

被引用

时间戳记:

更多来自 量子杂志