論文の概要: Estimation of Gaussian random displacement using non-Gaussian states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2102.05276v4
- Date: Wed, 10 Nov 2021 01:58:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-12 01:10:21.752145
- Title: Estimation of Gaussian random displacement using non-Gaussian states
- Title（参考訳）: 非ガウス状態を用いたガウスランダム変位の推定
- Authors: Fumiya Hanamura, Warit Asavanant, Kosuke Fukui, Shunya Konno, and
Akira Furusawa
- Abstract要約: 量子情報処理における変位推定における非ガウス性の役割について検討する。
その結果, 変位推定における非ガウス性の役割を明らかにし, 実験的に実現可能な非ガウス状態を用いたガウス誤差の誤差補正への道を開いた。
- 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: In continuous-variable quantum information processing, quantum error
correction of Gaussian errors requires simultaneous estimation of both
quadrature components of displacements on phase space. However, quadrature
operators $x$ and $p$ are non-commutative conjugate observables, whose
simultaneous measurement is prohibited by the uncertainty principle.
Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) error correction deals with this problem using
complex non-Gaussian states called GKP states. On the other hand, simultaneous
estimation of displacement using experimentally feasible non-Gaussian states
has not been well studied. In this paper, we consider a multi-parameter
estimation problem of displacements assuming an isotropic Gaussian prior
distribution and allowing post-selection of measurement outcomes. We derive a
lower bound for the estimation error when only Gaussian operations are used,
and show that even simple non-Gaussian states such as single-photon states can
beat this bound. Based on Ghosh's bound, we also obtain a lower bound for the
estimation error when the maximum photon number of the input state is given.
Our results reveal the role of non-Gaussianity in the estimation of
displacements, and pave the way toward the error correction of Gaussian errors
using experimentally feasible non-Gaussian states.
- Abstract（参考訳）: 連続変数量子情報処理では、ガウス誤差の量子誤差補正は位相空間上の変位の2次成分の同時推定を必要とする。
しかし、二次作用素 $x$ と $p$ は非可換共役観測可能であり、その同時測定は不確かさ原理によって禁止される。
Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) 誤差補正はGKP状態と呼ばれる複雑な非ガウス状態を用いてこの問題を扱う。
一方, 実験的に実現可能な非ガウス状態を用いた変位の同時推定は十分に研究されていない。
本稿では,等方的ガウス分布を仮定した変位の多パラメータ推定問題を考察し,測定結果のポスト選択を可能にする。
ガウス演算のみを使用する場合の推定誤差に対する下限を導出し、単光子状態のような単純な非ガウス状態であってもこの境界を超えることができることを示す。
また、Ghoshのバウンドに基づいて、入力状態の最大光子数が与えられたときに、推定誤差の低いバウンドを求める。
その結果, 変位推定における非ガウス性の役割を明らかにし, 実験的に実現可能な非ガウス状態を用いたガウス誤差の誤差補正への道を開いた。
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