論文の概要: Direct measurement of density-matrix elements using a phase-shifting technique Tianfeng

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.05556v3
• Date: Tue, 5 Oct 2021 04:08:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-15 05:13:43.530348
• Title: Direct measurement of density-matrix elements using a phase-shifting technique Tianfeng
• Title（参考訳）: 位相シフト法による密度行列要素の直接測定
• Authors: Tianfeng Feng, Changliang Ren, Xiaoqi Zhou
• Abstract要約: 直接測定プロトコルは、量子状態トモグラフィーを用いることなく、量子状態の密度行列の特定の要素を再構成することができる。 本稿では,アシラリーポインタを必要としない位相シフト演算に基づく直接測定方式を提案する。 本手法は,量子状態に関する部分的な情報のみを抽出する必要がある量子情報アプリケーションに応用できる。
• 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: A direct measurement protocol allows reconstructing specific elements of the density matrix of a quantum state without using quantum state tomography. However, the direct measurement protocols to date are primarily based on weak or strong measurements with an ancillary pointer, which interacts with the investigated system to extract information about the specified elements. Here, we present a direct measurement scheme based on phase-shifting operations which do not need ancillary pointers. In this method, estimates of at most six expectation values of projective observables suffice to determine any specific element of an unknown quantum density matrix. A concrete quantum circuit to implement this direct measurement protocol for multiqubit states is provided, which is composed of just single-qubit gates and two multiqubit controlled-phase gates. This scheme is also extended for the direct measurement of the density matrix of continuous-variable quantum states. Our method can be used in quantum information applications where only partial information about the quantum state needs to be extracted, for example, problems such as entanglement witnessing, fidelity estimation of quantum systems, and quantum coherence estimation.
• Abstract（参考訳）: 直接測定プロトコルは、量子状態トモグラフィーを用いることなく、量子状態の密度行列の特定の要素を再構成することができる。 しかし, 従来の直接測定プロトコルは, 主に, 特定の要素に関する情報を抽出するために, 調査システムと対話する補助ポインタを用いた弱い, 強い測定に基づいている。 本稿では,アシラリーポインタを必要としない位相シフト演算に基づく直接測定方式を提案する。 この方法では、射影可観測物の少なくとも6つの期待値の見積もりは、未知の量子密度行列の特定の要素を決定するのに十分である。 シングルキュービットゲートと2つのマルチキュービット制御位相ゲートからなる、このマルチキュービット状態の直接測定プロトコルを実装する具体的な量子回路を提供する。 このスキームは連続可変量子状態の密度行列を直接測定するためにも拡張される。 本手法は,量子状態に関する部分情報のみを抽出する必要のある量子情報アプリケーションにおいて,例えば,絡み合いの目撃,量子システムの忠実度推定,量子コヒーレンス推定といった問題に対して使用できる。

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