論文の概要: Complete characterization of quantum correlations by randomized measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.07894v2
• Date: Wed, 30 Aug 2023 09:00:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-31 17:53:08.062177
• Title: Complete characterization of quantum correlations by randomized measurements
• Title（参考訳）: ランダム化測定による量子相関の完全キャラクタリゼーション
• Authors: Nikolai Wyderka, Andreas Ketterer, Satoya Imai, Jan Lennart B\"onsel, Daniel E. Jones, Brian T. Kirby, Xiao-Dong Yu, Otfried G\"uhne
• Abstract要約: 量子状態の局所的不変性を局所的ランダム化測定を用いて測定する方法を提案する。 本手法は, 量子テレポーテーションにおいて有用であることを示すために, 対の絡み合った光子を用いて実験的に実装する。 この結果は様々な量子コンピューティングプラットフォームに適用でき、任意の量子ビット間の相関を簡易に解析することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.832184180529969
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The fact that quantum mechanics predicts stronger correlations than classical physics is an essential cornerstone of quantum information processing. Indeed, these quantum correlations are a valuable resource for various tasks, such as quantum key distribution or quantum teleportation, but characterizing these correlations in an experimental setting is a formidable task, especially in scenarios where no shared reference frames are available. By definition, quantum correlations are reference-frame independent, i.e., invariant under local transformations; this physically motivated invariance implies, however, a dedicated mathematical structure and, therefore, constitutes a roadblock for an efficient analysis of these correlations in experiments. Here we provide a method to directly measure any locally invariant property of quantum states using locally randomized measurements, and we present a detailed toolbox to analyze these correlations for two quantum bits. We implement these methods experimentally using pairs of entangled photons, characterizing their usefulness for quantum teleportation and their potential to display quantum nonlocality in its simplest form. Our results can be applied to various quantum computing platforms, allowing simple analysis of correlations between arbitrary distant qubits in the architecture.
• Abstract（参考訳）: 量子力学が古典物理学よりも強い相関を予測するという事実は、量子情報処理の重要な基礎である。 実際、これらの量子相関は、量子鍵分布や量子テレポーテーションのような様々なタスクに有用なリソースであるが、実験環境でこれらの相関を特徴付けることは、特に共有参照フレームが利用できないシナリオにおいて、恐ろしいタスクである。 定義によれば、量子相関は参照フレーム独立、すなわち局所変換の下で不変であり、この物理的に動機づけられた不変性は、しかしながら、専用の数学的構造を意味し、したがってこれらの相関を効率的に分析するためのブロックを構成する。 本稿では,量子状態の局所的不変特性を局所ランダム化測定を用いて直接測定する手法を提案し,これらの相関を2つの量子ビットに対して解析するための詳細なツールボックスを提案する。 量子テレポーテーションの有用性と、最も単純な形で量子非局所性を示すポテンシャルを特徴付けるために、束縛された光子対を用いてこれらの手法を実験的に実装する。 この結果は様々な量子コンピューティングプラットフォームに適用でき、アーキテクチャ内の任意の量子ビット間の相関関係を簡単に解析できる。

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