論文の概要: Quantum non-Gaussianity certification of photon-number-resolving
detectors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.12521v1
- Date: Fri, 26 Aug 2022 09:27:05 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-29 14:34:04.184726
- Title: Quantum non-Gaussianity certification of photon-number-resolving
detectors
- Title（参考訳）: 光子数分解検出器の量子非ガウス性証明
- Authors: Jan Grygar, Josef Hlou\v{s}ek, Jarom\'ir Fiur\'a\v{s}ek and Miroslav
Je\v{z}ek
- Abstract要約: 本稿では,光子数分解検出器の量子非ガウス特性の直接的検証について報告する。
認証プロトコルは、量子状態の既存の量子非ガウス性基準の量子測定への適応に基づいている。
- 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: We report on direct experimental certification of the quantum non-Gaussian
character of a photon-number resolving detector. The certification protocol is
based on an adaptation of the existing quantum non-Gaussianity criteria for
quantum states to quantum measurements. In our approach, it suffices to probe
the detector with a vacuum state and two different thermal states to test its
quantum non-Gaussianity. The certification is experimentally demonstrated for
the detector formed by a spatially multiplexed array of ten single-photon
avalanche photodiodes. We confirm the quantum non-Gaussianity of POVM elements
$\hat{\Pi}_m$ associated with the $m$-fold coincidence counts, up to $m=7$. The
experimental ability to certify from the first principles the quantum
non-Gaussian character of $\hat{\Pi}_m$ is for large $m$ limited by low
probability of the measurement outcomes, especially for vacuum input state. We
find that the injection of independent Gaussian background noise into the
detector can be helpful and may reduce the measurement time required for
reliable confirmation of quantum non-Gaussianity. In addition, we modified and
experimentally verified the quantum non-Gaussianity certification protocol
employing a third thermal state instead of a vacuum to speed up the whole
measurement. Our findings demonstrate the existence of efficient tools for the
practical characterization of fundamental non-classical properties and
benchmarking of complex optical quantum detectors.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,光子数分解検出器の量子非ガウス特性の直接的検証について報告する。
認証プロトコルは、量子状態の既存の量子非ガウス性基準の量子測定への適応に基づいている。
このアプローチでは、真空状態と2つの異なる熱状態で検出器をプローブして量子非ガウス性をテストするのに十分である。
この認証は、10個の単一光子アバランシェフォトダイオードの空間多重配列によって形成された検出器に対して実験的に実証される。
我々は、POVM 要素の量子非ガウス性 $\hat{\Pi}_m$ を $m$-fold の偶然数に関連付けて、$m=7$ まで確認する。
量子非ガウス的な$\hat{\Pi}_m$の第一原理から証明する実験能力は、測定結果の低い確率、特に真空入力状態によって制限される大きな$m$に対してである。
独立なガウス背景雑音を検出器に注入することは有用であり、量子非ガウス性の信頼性確認に必要な測定時間を短縮する可能性がある。
さらに,真空の代わりに第3の熱状態を用いた量子非ゲージ性認証プロトコルを修正・実験的に検証し,測定を高速化した。
本研究は,非古典的性質の実用的キャラクタリゼーションと複雑な光学量子検出器のベンチマークを行うための効率的なツールの存在を実証する。
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