論文の概要: Demonstration of optimal non-projective measurement of binary coherent
states with photon counting
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.12234v1
- Date: Mon, 25 Jul 2022 14:35:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-03 19:37:08.624531
- Title: Demonstration of optimal non-projective measurement of binary coherent
states with photon counting
- Title（参考訳）: 光子計数による二元コヒーレント状態の最適非射影測定の実証
- Authors: M. T. DiMario and F. E. Becerra
- Abstract要約: 2元コヒーレント状態の識別のための最適不確定測定を実験的に実証した。
特に,位相コヒーレント状態に対する最適最小誤差測定を実現するために,この一般的な測定法を用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum state discrimination is a central problem in quantum measurement
theory, with applications spanning from quantum communication to computation.
Typical measurement paradigms for state discrimination involve a minimum
probability of error or unambiguous discrimination with a minimum probability
of inconclusive results. Alternatively, an optimal inconclusive measurement, a
non-projective measurement, achieves minimal error for a given inconclusive
probability. This more general measurement encompasses the standard measurement
paradigms for state discrimination and provides a much more powerful tool for
quantum information and communication. Here, we experimentally demonstrate the
optimal inconclusive measurement for the discrimination of binary coherent
states using linear optics and single-photon detection. Our demonstration uses
coherent displacement operations based on interference, single-photon
detection, and fast feedback to prepare the optimal feedback policy for the
optimal non-projective quantum measurement with high fidelity. This generalized
measurement allows us to transition among standard measurement paradigms in an
optimal way from minimum error to unambiguous measurements for binary coherent
states. As a particular case, we use this general measurement to implement the
optimal minimum error measurement for phase-coherent states, which is the
optimal modulation for communications under the average power constraint.
Moreover, we propose a hybrid measurement that leverages the binary optimal
inconclusive measurement in conjunction with sequential, unambiguous state
elimination to realize higher dimensional inconclusive measurements of coherent
states.
- Abstract（参考訳）: 量子状態判別は量子計測理論において中心的な問題であり、量子通信から計算への応用がある。
状態判別のための典型的な測定パラダイムは、誤りの最小の確率または不確定な結果の最小の確率を含む。
あるいは、最適不確定測度である非射影測度は、与えられた不決定確率の最小誤差を達成する。
このより一般的な測定は、状態判別のための標準的な測定パラダイムを含み、量子情報と通信のためのより強力なツールを提供する。
本稿では,線形光学と単一光子検出を用いた2次コヒーレント状態の識別のための最適不確定測定を実験的に示す。
本実験では,干渉,単一光子検出,高速フィードバックに基づくコヒーレント変位操作を用いて,高忠実性を有する最適非射影量子計測のための最適フィードバックポリシーを作成する。
この一般化された測定により、最小誤差から二元コヒーレント状態の曖昧な測定に最適な方法で標準測定パラダイム間で遷移することができる。
特に、この一般的な測定法を用いて、平均電力制約下での通信の最適変調である位相コヒーレント状態に対する最適最小誤差測定を実現する。
さらに,連立最適不確定性測定と連続的不明瞭な状態除去を併用して,コヒーレント状態の高次元不確定性測定を実現するハイブリッド計測手法を提案する。
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