論文の概要: Quantum state smoothing cannot be assumed classical even when the
filtering and retrofiltering are classical
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.12970v1
- Date: Mon, 22 May 2023 12:25:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-23 16:13:36.935990
- Title: Quantum state smoothing cannot be assumed classical even when the
filtering and retrofiltering are classical
- Title（参考訳）: 量子状態平滑化は、フィルタリングや逆フィルタリングが古典的であっても古典的と仮定できない
- Authors: Kiarn T. Laverick, Prahlad Warszawski, Areeya Chantasri and Howard M.
Wiseman
- Abstract要約: 状態平滑化 (State smoothing) とは、ある時点の状態を推定する手法であり、その時点の前(過去)と後(未来)の両方で得られた情報に基づいて条件付けされる。
この手法には暗黙の仮定があることを示し、もし全ての情報がオブザーバーに知られていたら、真のシステム状態は対角基底状態の1つとなる。
- 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: State smoothing is a technique to estimate a state at a particular time,
conditioned on information obtained both before (past) and after (future) that
time. For a classical system, the smoothed state is a normalized product of the
$\textit{filtered state}$ (a state conditioned only on the past measurement
information and the initial preparation) and the $\textit{retrofiltered
effect}$ (depending only on the future measurement information). For the
quantum case, whilst there are well-established analogues of the filtered state
($\rho_{\rm F}$) and retrofiltered effect ($\hat E_{\rm R}$), their product
does not, in general, provide a valid quantum state for smoothing. However,
this procedure does seem to work when $\rho_{\rm F}$ and $\hat E_{\rm R}$ are
mutually diagonalizable. This fact has been used to obtain smoothed quantum
states -- more pure than the filtered states -- in a number of experiments on
continuously monitored quantum systems, in cavity QED and atomic systems. In
this paper we show that there is an implicit assumption underlying this
technique: that if all the information were known to the observer, the true
system state would be one of the diagonal basis states. This assumption does
not necessarily hold, as the missing information is quantum information. It
could be known to the observer only if it were turned into a classical
measurement record, but then its nature depends on the choice of measurement.
We show by a simple model that, depending on that measurement choice, the
smoothed quantum state can: agree with that from the classical method; disagree
with it but still be co-diagonal with it; or not even be co-diagonal with it.
That is, just because filtering and retrofiltering appear classical does not
mean classical smoothing theory is applicable in quantum experiments.
- Abstract（参考訳）: 状態平滑化(state smoothing)は、特定の時点における状態を推定する手法であり、その時点の前(past)と後(future)の両方で得られた情報に基づいて条件づけされる。
古典的なシステムでは、滑らかな状態は$\textit{filtered state}$(過去の測定情報と初期準備にのみ条件づけられた状態)と$\textit{retrofiltered effect}$(将来の測定情報にのみ依存)の正規化された積である。
量子の場合、フィルタ状態(\rho_{\rm f}$)と逆フィルタ効果(\hat e_{\rm r}$)のよく確立された類似物はあるが、それらの生成物は一般に、平滑化のための有効な量子状態を提供しない。
しかし、この手順は$\rho_{\rm F}$と$\hat E_{\rm R}$が相互に対角化可能である場合に有効であるように見える。
この事実は、キャビティqedおよび原子系において、連続的に観測される量子システムに関する多くの実験において、より純粋な滑らかな量子状態を得るために使われてきた。
本稿では,全ての情報がオブザーバに認識されていた場合,真のシステム状態が対角基底状態の1つとなるという,この手法の根拠となる暗黙の仮定が存在することを示す。
この仮定は、欠落する情報は量子情報であるため、必ずしも成り立たない。
古典的な測定記録に変換された場合にのみ観測者に知られるが、その性質は測定の選択に依存する。
単純なモデルによって、その測定の選択に応じて、滑らかな量子状態は: 古典的方法からそれに同意し、それに同意しないが、それと対角的であること、あるいはそれと対角的であること。
つまり、フィルターと逆フィルターが古典的に見えるからといって、古典的な滑らか化理論が量子実験に応用できるわけではない。
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