論文の概要: Pretty good measurement for bosonic Gaussian ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.04949v2
• Date: Tue, 1 Aug 2023 18:09:15 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-03 17:55:09.808337
• Title: Pretty good measurement for bosonic Gaussian ensembles
• Title（参考訳）: ボソニックガウスアンサンブルのかなり良い測定
• Authors: Hemant K. Mishra, Ludovico Lami, Prabha Mandayam, and Mark M. Wilde
• Abstract要約: かなり良い測定は、量子情報理論の基本的な分析ツールである。 我々は、この測定の明示的で効率的に計算可能なガウス的記述を確立する。 ボーソニックなガウスアンサンブルのためのかなり良い楽器は、もはや分析ツールではなく、量子光学研究所で実験的に実装可能であることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.072009052000036
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The pretty good measurement is a fundamental analytical tool in quantum information theory, giving a method for inferring the classical label that identifies a quantum state chosen probabilistically from an ensemble. Identifying and constructing the pretty good measurement for the class of bosonic Gaussian states is of immediate practical relevance in quantum information processing tasks. Holevo recently showed that the pretty good measurement for a bosonic Gaussian ensemble is a bosonic Gaussian measurement that attains the accessible information of the ensemble (IEEE Trans. Inf. Theory, 66(9):5634-564, 2020). In this paper, we provide an alternate proof of Gaussianity of the pretty good measurement for a Gaussian ensemble of multimode bosonic states, with a focus on establishing an explicit and efficiently computable Gaussian description of the measurement. We also compute an explicit form of the mean square error of the pretty good measurement, which is relevant when using it for parameter estimation. Generalizing the pretty good measurement is a quantum instrument, called the pretty good instrument. We prove that the post-measurement state of the pretty good instrument is a faithful Gaussian state if the input state is a faithful Gaussian state whose covariance matrix satisfies a certain condition. Combined with our previous finding for the pretty good measurement and provided that the same condition holds, it follows that the expected output state is a faithful Gaussian state as well. In this case, we compute an explicit Gaussian description of the post-measurement and expected output states. Our findings imply that the pretty good instrument for bosonic Gaussian ensembles is no longer merely an analytical tool, but that it can also be implemented experimentally in quantum optics laboratories.
• Abstract（参考訳）: かなり良い測定は、量子情報理論の基本的な分析ツールであり、アンサンブルから確率的に選択された量子状態を特定する古典的なラベルを推論する方法を提供する。 ボソニック・ガウス状態のクラスに対するかなり良い測定値の同定と構築は、量子情報処理タスクにおける即時的な実践的関連性である。 holevoは最近、ボソニックガウスアンサンブルのかなり良い測定は、アンサンブルのアクセス可能な情報を得るボソニックガウスの測定であることを示した(ieee trans)。 インフ。 理論、66(9):5634-564, 2020)。 本稿では,マルチモードボソニック状態のガウスアンサンブルに対して,その測定の明示的かつ効率的に計算可能なガウス記述の確立に焦点をあてた,かなり良い測定のガウス性を示す代替的な証明を提案する。 また、パラメータ推定に使用する場合に関係する、かなり良い測定値の平均平方誤差の明示的な形式も計算する。 かなり良い測定を一般化することは、かなり良い測定器と呼ばれる量子機器です。 入力状態が共分散行列が一定の条件を満たす忠実なガウス状態であれば、かなり良い測定後の状態が忠実なガウス状態であることが証明される。 以前の測定結果と組み合わされ、同じ条件が成り立つことが示され、期待された出力状態も忠実なガウス状態であることが従う。 この場合、計測後および期待出力状態のガウス的記述を明示的に計算する。 ボーソニックなガウスアンサンブルのためのかなり良い楽器は、もはや分析ツールではなく、量子光学研究所で実験的に実装可能であることを示唆している。

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