論文の概要: A central limit theorem for partially distinguishable bosons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.11518v1
• Date: Wed, 17 Apr 2024 16:10:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-18 13:16:00.083756
• Title: A central limit theorem for partially distinguishable bosons
• Title（参考訳）: 部分微分可能なボソンに対する中心極限定理
• Authors: Marco Robbio, Michael G. Jabbour, Leonardo Novo, Nicolas J. Cerf,
• Abstract要約: Cushen-Hudson量子中心極限定理 ボゾン平衡現象におけるその役割の理解 粒子数分布は、大規模なボーソンサンプリング実験における不完全性の診断に用いられる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.124884279860061
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The quantum central limit theorem derived by Cushen and Hudson provides the foundations for understanding how subsystems of large bosonic systems evolving unitarily do reach equilibrium. It finds important applications in the context of quantum interferometry, for example, with photons. A practical feature of current photonic experiments, however, is that photons carry their own internal degrees of freedom pertaining to, e.g., the polarization or spatiotemporal mode they occupy, which makes them partially distinguishable. The ensuing deviation from ideal indistinguishability is well known to have observable consequences, for example in relation with boson bunching, but an understanding of its role in bosonic equilibration phenomena is still missing. Here, we generalize the Cushen-Hudson quantum central limit theorem to encompass scenarios with partial distinguishability, implying an asymptotic convergence of the subsystem's reduced state towards a multimode Gaussian state defined over the internal degrees of freedom. While these asymptotic internal states may not be directly accessible, we show that particle number distributions carry important signatures of distinguishability, which may be used to diagnose experimental imperfections in large boson sampling experiments.
• Abstract（参考訳）: クシェンとハドソンによって導かれた量子中心極限定理は、大きなボゾン系のサブシステムが一元的に平衡に達する方法を理解するための基礎を与える。 量子干渉学の文脈における重要な応用として、例えば光子を用いた量子干渉法がある。 しかし、現在のフォトニクス実験の実践的な特徴は、光子は、例えば、それらが占める分極モードや時空間モードに関連する内部自由度を持ち、それが部分的に区別可能であることである。 理想的不明瞭性からの逸脱は、例えばボソンの束縛など、観測可能な結果をもたらすことがよく知られているが、ボゾン平衡現象におけるその役割の理解はいまだに欠落している。 ここでは、Cushen-Hudson量子中心極限定理を一般化し、部分微分可能性を持つシナリオを包含し、内部自由度で定義される多モードガウス状態へのサブシステムの縮小状態の漸近収束を示唆する。 これらの漸近的内部状態は直接アクセスできないかもしれないが、粒子数分布は識別可能性の重要なシグネチャを持ち、大きなボソンサンプリング実験において実験上の欠陥を診断するために用いられる可能性がある。

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