論文の概要: 3D compact photonic circuits for realizing quantum state tomography of
qudits in any finite dimension
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.04053v1
- Date: Mon, 10 Feb 2020 19:13:50 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-04 01:34:58.752383
- Title: 3D compact photonic circuits for realizing quantum state tomography of
qudits in any finite dimension
- Title（参考訳）: 任意の有限次元における量子状態トモグラフィーを実現するための3次元コンパクトフォトニック回路
- Authors: Wilder Cardoso, Davi Barros, Leonardo Neves, and Sebasti\~ao P\'adua
- Abstract要約: この作業で選択されたPOVM(Positive Operator-Valued Measure)は、奇数次元の場合、そのようなプロセスが最小限であることを保証する。
選択されたPOVMの対称性に基づいて、初期量子系に作用する干渉計は、3つの異なるユニタリ演算の列に分割することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.752249951921619
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In this work, we propose three-dimensional photonic circuit designs that
guarantee a considerable reduction in the complexity of circuits for the
purpose of performing quantum state tomography of N-dimensional path qudits.
The POVM (Positive Operator-Valued Measure) chosen in this work ensures that,
for odd dimensions, such process is minimal. Our proposal consists of
organizing the waveguides that form the circuit as a square array formed by N
vertical sectors composed of N waveguides each, arranged in the vertical
direction. Based on the symmetry of the chosen POVM, the interferometer acting
on the initial quantum system can be divided into a sequence of three different
unitary operations. These operations act independently on each vertical sector,
or layer, of the circuit, which simplifies their determination. We have thus
obtained circuits such that the number of beam splitters obeys a polynomial
function of degree 3 with the quantum system dimension, whereas in current
proposals this quantity grows with a polynomial function of degree 4. Besides
that, the optical depth is reduced from a quadratic to a linear function of the
quantum system dimension in our scheme. These results confirm the remarkable
reduction of the complexity of the photonic circuits in our proposal.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,N次元パスキューディットの量子状態トモグラフィーを実現するために,回路の複雑度を大幅に低減する3次元フォトニック回路の設計を提案する。
この作業で選択されたPOVM(Positive Operator-Valued Measure)は、奇数次元の場合、そのようなプロセスが最小限であることを保証する。
提案手法は、N個の導波路からなるN個の垂直セクターからなる正方形アレイとして回路を構成する導波路を垂直方向に配置することで構成する。
選択されたPOVMの対称性に基づいて、初期量子系に作用する干渉計は、3つの異なるユニタリ演算の列に分割することができる。
これらの操作は、回路の各垂直セクターまたは層に独立に作用し、その決定を単純化する。
これにより、ビームスプリッターの数が量子系次元の次数3の多項式関数に従うような回路が得られたが、現在の提案では次数4の多項式関数で増大する。
さらに、光学深度は、このスキームにおける量子系次元の2次関数から線形関数に還元される。
本提案では,フォトニック回路の複雑さを著しく低減することを確認した。
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