論文の概要: Discriminating mixed qubit states with collective measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.08882v2
• Date: Thu, 23 Nov 2023 04:46:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-11-28 04:44:07.325209
• Title: Discriminating mixed qubit states with collective measurements
• Title（参考訳）: 集団測定による混合量子状態の判別
• Authors: Lorcan O. Conlon, Falk Eilenberger, Ping Koy Lam and Syed M. Assad
• Abstract要約: 本稿では,集合計測を用いて単一量子状態の2つのコピーを識別するためのプロトコルを提案し,実験的に実証する。 我々は、超伝導量子プロセッサであるIBM Q System Oneデバイス上で測定を実装した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2621730497733947
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: It is a central fact in quantum mechanics that non-orthogonal states cannot be distinguished perfectly. This property ensures the security of quantum key distribution. It is therefore an important task in quantum communication to design and implement strategies to optimally distinguish quantum states. In general, when we have access to multiple copies of quantum states the optimal measurement will be a collective measurement. However, to date, collective measurements have not been used to enhance quantum state discrimination. One of the main reasons for this is the fact that, in the usual state discrimination setting with equal prior probabilities, at least three copies of a quantum state are required to be measured collectively to outperform separable measurements. This is very challenging experimentally. In this work, by considering unequal prior probabilities, we propose and experimentally demonstrate a protocol for distinguishing two copies of single qubit states using collective measurements which achieves a lower probability of error than can be achieved by any non-entangling measurement. We implement our measurements on an IBM Q System One device, a superconducting quantum processor. Additionally, we implemented collective measurements on three and four copies of the unknown state and found they performed poorly.
• Abstract（参考訳）: 非直交状態が完全に区別できないのは量子力学の中心的な事実である。 この特性は量子鍵分布の安全性を保証する。 したがって、量子状態を最適に区別する戦略を設計し実装する量子通信において重要なタスクである。 一般に、複数の量子状態のコピーにアクセスすると、最適な測定は集合的な測定となる。 しかし、これまでは量子状態の識別を強化するために集団計測は使われていない。 この主な理由の1つは、同じ事前確率の通常の状態識別設定では、量子状態の少なくとも3つのコピーを総合的に測定し、分離可能な測定値を上回る必要があるという事実である。 これは実験的に非常に難しい。 本研究では,不平等な先行確率を考慮し,非絡み合い測定で達成できるよりも低い誤差率を実現する集合計測を用いて,単一量子状態の2つのコピーを識別するプロトコルを実験的に提案する。 我々は、超伝導量子プロセッサであるIBM Q System Oneデバイス上で測定を実装した。 さらに,未知状態の3と4のコピーに対して集団測定を行い,その有効性が低かった。

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