論文の概要: Distinguishing limit of Bell states for any $n$-photon $D$-dimensional
hyperentanglement
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2011.13251v1
- Date: Thu, 26 Nov 2020 11:43:44 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-22 22:45:58.255099
- Title: Distinguishing limit of Bell states for any $n$-photon $D$-dimensional
hyperentanglement
- Title（参考訳）: 任意の$n$-光子$D$-次元超角化に対するベル状態の消長極限
- Authors: Chunzhen Li, Yi Li, Yongnan Li
- Abstract要約: ベル状態測定は量子情報プロトコルにとって不可欠である。
線形光学のみを用いて、多光子で符号化されたベル状態をすべて明白に区別することは不可能である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.446626375802735
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Bell state measurement is crucial to quantum information protocols, but it is
impossible to unambiguously distinguish all the Bell states encoded in
multi-photon using only linear optics. There is a maximum number of
distinguished Bell states, i.e. distinguising limit which is very important for
increasing the channel capacity of quantum communications. In this paper, we
separate $n$-photon $D$-dimensional hyperentanglement into two groups. For the
first group of $U$ ($G_1$), we obtain the limit ${N_1} = nD - (n - 1)$, which
can be applied for both bosons' and fermions' cases. We further discuss the
limit $N$ for any $nD$ system with the second group of $U$ ($G_2$), inferring
that at least ${D^{n - 1}}$ Bell states can be distinguished due to the
symmetry of Bell states. Obviously, ${N_1} \le {N_2}$ for those systems with
$n>2$. Finally, we theoretically design an optical setup for Bell state
measurement of two-photon eight-dimensional hyperentanglement of spin, path and
orbital angular momentum (OAM) and distinguish 15 classes of 64 Bell states.
Our results provide a theoretical basis and practical reference to increase the
channel capacity of the quantum communication.
- Abstract（参考訳）: ベル状態測定は量子情報プロトコルにとって重要であるが、線形光学のみを用いて多光子に符号化されたベル状態をすべて明確に区別することは不可能である。
区別されたベル状態の最大数、すなわち量子通信のチャネル容量を増加させるのに非常に重要な分散限界が存在する。
本稿では、2つのグループにn$-photon $d$-dimensional hyperentanglementを分離する。
u$ (g_1$) の最初のグループでは、${n_1} = nd - (n - 1)$ という制限が得られ、ボソンとフェルミオンの両方のケースに適用できる。
さらに、$U$$(G_2$)の2番目の群を持つ任意の$nD$系の極限$N$を議論し、ベル状態の対称性により少なくとも${D^{n - 1}}$ベル状態が区別可能であることを推測する。
明らかに${N_1} \le {N_2}$は$n>2$である。
最後に, スピン, パス, 軌道角運動量 (OAM) の2光子8次元超角測定のベル状態測定のための光学的セットアップを理論的に設計し, ベル状態の15クラスを区別する。
この結果は、量子通信のチャネル容量を増やすための理論的基礎と実践的基準を提供する。
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