論文の概要: Quantum state discrimination in a PT-symmetric system
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2209.02481v1
- Date: Tue, 6 Sep 2022 13:28:04 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-27 18:31:17.517810
- Title: Quantum state discrimination in a PT-symmetric system
- Title（参考訳）: PT対称系における量子状態の識別
- Authors: Dong-Xu Chen, Yu Zhang, Jun-Long Zhao, Qi-Cheng Wu, Yu-Liang Fang,
Chui-Ping Yang, and Franco Nori
- Abstract要約: 非直交量子状態判別(QSD)は、量子情報と量子通信において重要な役割を果たす。
我々は$mathcalPT$-symmetricシステム(例えば$mathcalPT$-symmetric QSD)においてQSDを実験的に示す。
臨界値において、$mathcalPT$-symmetric QSD はエルミート系の最適不明確な状態判別と等価である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6168345242957582
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nonorthogonal quantum state discrimination (QSD) plays an important role in
quantum information and quantum communication. In addition, compared to
Hermitian quantum systems, parity-time-($\mathcal{PT}$-)symmetric non-Hermitian
quantum systems exhibit novel phenomena and have attracted considerable
attention. Here, we experimentally demonstrate QSD in a
$\mathcal{PT}$-symmetric system (i.e., $\mathcal{PT}$-symmetric QSD), by having
quantum states evolve under a $\mathcal{PT}$-symmetric Hamiltonian in a lossy
linear optical setup. We observe that two initially nonorthogonal states can
rapidly evolve into orthogonal states, and the required evolution time can even
be vanishing provided the matrix elements of the Hamiltonian become
sufficiently large. We also observe that the cost of such a discrimination is a
dissipation of quantum states into the environment. Furthermore, by comparing
$\mathcal{PT}$-symmetric QSD with optimal strategies in Hermitian systems, we
find that at the critical value, $\mathcal{PT}$-symmetric QSD is equivalent to
the optimal unambiguous state discrimination in Hermitian systems. We also
extend the $\mathcal{PT}$-symmetric QSD to the case of discriminating three
nonorthogonal states. The QSD in a $\mathcal{PT}$-symmetric system opens a new
door for quantum state discrimination, which has important applications in
quantum computing, quantum cryptography, and quantum communication.
- Abstract（参考訳）: nonorthogonal quantum state discrimination (qsd) は量子情報と量子通信において重要な役割を果たす。
加えて、エルミート量子系と比較すると、パリティタイム($\mathcal{pt}$-)対称非エルミート量子系は新しい現象を示し、かなりの注目を集めている。
ここでは、量子状態が損失線形光学的セットアップにおいて$\mathcal{PT}$-symmetric Hamiltonianの下で進化させることにより、$\mathcal{PT}$-symmetric system(つまり、$\mathcal{PT}$-symmetric QSD)でQSDを実験的に示す。
我々は、2つの初期非直交状態が急速に直交状態へと発展し、ハミルトニアンの行列要素が十分に大きくなれば、必要な進化時間もなくなることを観測する。
また、このような差別のコストは、環境への量子状態の散逸であることも観察する。
さらに、$\mathcal{PT}$-symmetric QSD と Hermitian 系の最適戦略を比較することで、臨界値において $\mathcal{PT}$-symmetric QSD は Hermitian 系の最適不明確な状態判別と同値であることが分かる。
また、$\mathcal{pt}$-symmetric qsd を3つの非直交状態を判別する場合にも拡張する。
qsd は $\mathcal{pt}$-symmetric system において量子状態識別の新たな扉を開き、量子コンピューティング、量子暗号、量子通信において重要な応用を行っている。
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