論文の概要: Direct tomography of high-dimensional density matrices for general quantum states of photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.01271v2
• Date: Fri, 23 Jul 2021 01:09:24 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-13 00:51:41.940418
• Title: Direct tomography of high-dimensional density matrices for general quantum states of photons
• Title（参考訳）: 光子の一般量子状態に対する高次元密度行列の直接トモグラフィー
• Authors: Yiyu Zhou, Jiapeng Zhao, Darrick Hay, Kendrick McGonagle, Robert W. Boyd, Zhimin Shi
• Abstract要約: 我々は,光子の密度行列を位置ベースで測定するための直接トモグラフィープロトコルを実証する。 我々のプロトコルのデータ取得時間はヒルベルト空間の次元によっては増加しない。 本手法は量子状態のダイナミクスのリアルタイムモニタリングに有用である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5033155053523041
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum state tomography is the conventional method used to characterize density matrices for general quantum states. However, the data acquisition time generally scales linearly with the dimension of the Hilbert space, hindering the possibility of dynamic monitoring of a high-dimensional quantum system. Here, we demonstrate a direct tomography protocol to measure density matrices of photons in the position basis through the use of a polarization-resolving camera, where the dimension of density matrices can be as large as 580$\times$580 in our experiment. The use of the polarization-resolving camera enables parallel measurements in the position and polarization basis and as a result, the data acquisition time of our protocol does not increase with the dimension of the Hilbert space and is solely determined by the camera exposure time (on the order of 10 ms). Our method is potentially useful for the real-time monitoring of the dynamics of quantum states and paves the way for the development of high-dimensional, time-efficient quantum metrology techniques.
• Abstract（参考訳）: 量子状態トモグラフィーは、一般的な量子状態の密度行列を特徴づけるために用いられる従来の方法である。 しかし、データ取得時間は一般にヒルベルト空間の次元と線形にスケールし、高次元量子システムの動的監視の可能性を妨げる。 本研究では,偏光分解カメラを用いて,光子の密度行列を位置ベースで測定するための直接トモグラフィープロトコルを示す。 偏光分解カメラを用いることにより、位置および偏光ベースでの並列測定が可能となり、その結果、このプロトコルのデータ取得時間はヒルベルト空間の次元に応じて増加せず、カメラ露光時間(10ms)でのみ決定される。 本手法は, 量子状態のダイナミクスのリアルタイムモニタリングに有用であり, 高次元, 時間効率の量子メトロロジー手法の開発への道を開くものである。

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