論文の概要: Optical reconstruction of collective density matrix of qutrit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.03923v3
• Date: Mon, 5 Sep 2022 12:39:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-23 01:59:28.491251
• Title: Optical reconstruction of collective density matrix of qutrit
• Title（参考訳）: キュートリット集合密度行列の光学的再構成
• Authors: Marek Kopciuch and Szymon Pustelny
• Abstract要約: 量子状態の再構成は、量子情報科学において最も重要なものである。 本研究では,F=1$基底状態の原子からなる原子アンサンブルの集合密度行列の再構成法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Reconstruction of a quantum state is of prime importance for quantum-information science. Specifically, means of efficient determination of a state of atoms of room-temperature vapor may enable applications in quantum computations and cryptography. To step toward such applications, here we present a method of reconstruction of a collective density matrix of an atomic ensemble, consisting of atoms with an $F=1$ ground state. Such a long-lived state is often encountered in real systems (e.g., potassium, sodium, rubidium) and hence may be practically utilized. Our theoretical treatment enables derivation of explicit formulas relating optical signals (polarization rotation and ellipticity change) with specific density-matrix elements. The analysis are supported with numerical simulations, which allows to evaluate fidelity and robustness of the algorithm. The tests show that our algorithm allows to obtain the fidelity exceeded 0.95 even at noisy environment and/or significant atomic manipulation imperfections.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の再構成は、量子情報科学において最も重要なものである。 特に、室温蒸気の原子の状態の効率的な決定の手段は、量子計算や暗号学に応用することができる。 本稿では,このような応用に向けて,f=1$の基底状態を持つ原子からなる原子アンサンブルの集団密度行列の再構成法を提案する。 このような寿命の長い状態は、実際のシステム(例えばカリウム、ナトリウム、ルビジウム)でしばしば見られ、実用的な利用が可能である。 理論的な処理により、特定の密度行列要素と光学信号(偏光回転と楕円性変化)に関する明示的な公式を導出することができる。 解析は数値シミュレーションによって支援され、アルゴリズムの忠実性と堅牢性を評価することができる。 実験の結果,本アルゴリズムは雑音環境や原子操作の不完全性においても0.95以上の忠実度が得られることがわかった。

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