論文の概要: Quantum State Characterization Using Measurement Configurations Inspired
by Homodyne Detection
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.19397v1
- Date: Tue, 30 May 2023 20:20:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-01 19:38:22.042743
- Title: Quantum State Characterization Using Measurement Configurations Inspired
by Homodyne Detection
- Title（参考訳）: ホモジン検出による測定構成を用いた量子状態評価
- Authors: Arik Avagyan
- Abstract要約: 量子情報処理において、興味のある状態は十分に分離されたモードであり、測定毎に1つの関連するLOモードを持つパルス構成に対応する。
ビームスプリッタ(BS)の後、光子を1つまたは両方に計り、未知の光状態について何が学べるかを理論的に検討する。
BSが全ての整合モードで同一に作用すると、光子数毎にLO条件に一致するモードにおいて未知の光学状態の内容を決定することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In the standard homodyne configuration, an unknown optical state is combined
with a local oscillator (LO) on a beam splitter (BS). Good quadrature
measurements require a high-amplitude LO and two high-efficiency photodiodes
whose signals are subtracted and normalized. By changing the LO phase, it is
then possible to infer the optical state in the mode matching the LO. For
quantum information processing, the states of interest are in well-separated
modes, corresponding to a pulsed configuration with one relevant LO mode per
measurement. We theoretically investigate what can be learned about the unknown
optical state by counting photons in one or both outgoing paths after the BS,
keeping the LO mode fixed but choosing its phase and magnitude. We consider
measurement configurations where the BS acts differently on different sets of
matching modes. When the BS acts identically on all matching modes it is
possible to determine the content of the unknown optical state in the mode
matching the LO conditional on each number of photons in the orthogonal modes
on the same path. In particular, if both the phase and the intensity of the LO
can be varied, then the statistics of just one of the counters is enough to
infer these parameters, while in the case of an LO with fixed intensity both
detectors are needed to accomplish this. Our results are derived by
demonstrating a bijection, or lack thereof, between the probability
distributions over the space of outcomes of the counter(s) and certain
parameters of the unknown state for different measurement configuration. We
report an experiment that was conducted to demonstrate the theory in the case
where the BS acts differently depending on the polarization.
- Abstract（参考訳）: 標準ホモダイン構成では、未知の光学状態とビームスプリッタ(BS)上の局所発振器(LO)とが結合される。
良い二次測定には高振幅LOと2つの高効率フォトダイオードが必要である。
LO位相を変更することにより、LOと一致するモードの光学状態を推測することができる。
量子情報処理では、興味のある状態は十分に分離されたモードであり、測定毎に1つの関連するLOモードを持つパルス構成に対応する。
理論的には、BS後のいずれかの経路で光子を数えることにより、未知の光状態について何が学べるかを理論的に調べ、LOモードを固定するが、その位相と大きさを選択する。
我々はBSが異なるマッチングモードのセットで異なる振る舞いをする測定構成を検討する。
BSが全ての整合モードで同一に作用すると、同じ経路上の直交モードにおける各光子の数でLO条件に一致するモードにおいて未知の光学状態の内容を決定することができる。
特に、LOの位相と強度の両方を変化させることができれば、これらのパラメータを推測するのに十分なカウンタの1つのみの統計値が得られ、一方、固定強度のLOの場合、両方の検出器がこれを達成するのに必要となる。
この結果は,カウンタの帰結空間上の確率分布と未知状態のパラメータとの単射あるいは欠落を,異なる測定構成で示すことによって導出する。
本稿では,BSが偏光によって異なる挙動を示す場合に,その理論を実証するための実験を報告する。
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