論文の概要: Experimental characterization of quantum processes: a selective and
efficient method in arbitrary finite dimension
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.08228v1
- Date: Mon, 16 Nov 2020 19:14:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-23 23:22:55.692911
- Title: Experimental characterization of quantum processes: a selective and
efficient method in arbitrary finite dimension
- Title（参考訳）: 量子過程の実験的特徴:任意の有限次元における選択的かつ効率的な方法
- Authors: Quimey Pears Stefano, Ignacio Perito, Juan Jos\'e Miguel Varga, Lorena
Reb\'on, Claudio Iemmi
- Abstract要約: 非プライムパワー次元の量子過程を特徴付けるパラメータを選択的に効率的に推定するアルゴリズムの実装方法を示す。
我々は,次元$d=6$のヒルベルト空間におけるアルゴリズムの実験的検証を初めて行った。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The temporal evolution of a quantum system can be characterized by quantum
process tomography, a complex task that consumes a number of physical resources
scaling exponentially with the number of subsystems. An alternative approach to
the full reconstruction of a quantum channel allows selecting which coefficient
from its matrix description to measure, and how accurately, reducing the amount
of resources to be polynomial. The possibility of implementing this method is
closely related to the possibility of building a complete set of mutually
unbiased bases (MUBs) whose existence is known only when the dimension of the
Hilbert space is the power of a prime number. However, an extension of the
method that uses tensor products of maximal sets of MUBs, has been introduced
recently. Here we explicitly describe how to implement this algorithm to
selectively and efficiently estimate any parameter characterizing a quantum
process in a non-prime power dimension, and we conducted for the first time an
experimental verification of the method in a Hilbert space of dimension $d=6$.
That is the small space for which there is no known a complete set of MUBs but
it can be decomposed as a tensor product of two other Hilbert spaces of
dimensions $D_1=2$ and $D_2=3$, for which a complete set of MUBs is known. The
$6$-dimensional states were codified in the discretized transverse momentum of
the photon wavefront. The state preparation and detection stages are
dynamically programmed with the use of only-phase spatial light modulators, in
a versatile experimental setup that allows to implement the algorithm in any
finite dimension.
- Abstract（参考訳）: 量子システムの時間的進化は、サブシステム数で指数関数的にスケールする多くの物理資源を消費する複雑なタスクである量子プロセストモグラフィーによって特徴づけられる。
量子チャネルの完全再構成に対する別のアプローチでは、行列記述からどの係数を計測し、どれだけ正確に、多項式となるリソースの量を減少させるかを選択することができる。
この方法を実装する可能性は、ヒルベルト空間の次元が素数の力である場合にのみ知られている相互に偏りのない基底(MUB)の完全な集合を構築する可能性に密接に関係している。
しかし、MUBの最大集合のテンソル積を利用する手法の拡張が最近導入された。
本稿では,量子過程を非素数次元で特徴づけるパラメータを選択的かつ効率的に推定するために,このアルゴリズムの実装方法を明示的に記述し,次元 $d=6$ のヒルベルト空間における方法の実験的検証を初めて行った。
これは MUB の完全集合が存在しない小さな空間であるが、次元 $D_1=2$ および $D_2=3$ の他のヒルベルト空間のテンソル積として分解することができる。
6-次元状態は光子波面の離散化された横運動量で符号化された。
状態生成および検出段階は、任意の有限次元のアルゴリズムを実装可能な汎用的な実験環境において、単相空間光変調器を用いて動的にプログラムされる。
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