論文の概要: Experimental investigation of direct non-Hermitian measurement and uncertainty relation towards high-dimensional quantum domain
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.05332v1
- Date: Sun, 7 Jul 2024 11:20:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-09 20:07:19.776119
- Title: Experimental investigation of direct non-Hermitian measurement and uncertainty relation towards high-dimensional quantum domain
- Title（参考訳）: 高次元量子領域への直接非エルミート測定と不確実性関係の実験的研究
- Authors: Yi-Tao Wang, Zhao-An Wang, Zhi-Peng Li, Xiao-Dong Zeng, Jia-Ming Ren, Wei Liu, Yuan-Ze Yang, Nai-Jie Guo, Lin-Ke Xie, Jun-You Liu, Yu-Hang Ma, Jian-Shun Tang, Chengjie Zhang, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
- Abstract要約: 非エルミート射影プロトコルを提案し、非エルミート不確実性関係について検討する。
量子光学回路において量子シミュレータを実験的に構築し、単一光子量子トリット上の3次元非エルミタン量子測定を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.644552479467523
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Non-Hermitian dynamics in quantum systems have unveiled novel phenomena, yet the implementation of valid non-Hermitian quantum measurement remains a challenge, because a universal quantum projective mechanism on the complete but skewed non-Hermitian eigenstates is not explicit in experiment. This limitation hinders the direct acquisition of non-Hermitian observable statistics (e.g., non-Hermitian population dynamics), also constrains investigations of non-Hermitian quantum measurement properties such as uncertainty relation. Here, we address these challenges by presenting a non-Hermitian projective protocol and investigating the non-Hermitian uncertainty relation. We derive the uncertainty relation for pseudo-Hermitian (PH) observables that is generalized beyond the Hermitian ones. We then investigate the projective properties of general quantum states onto complete non-Hermitian eigenvectors, and present a quantum simulating method to apply the valid non-Hermitian projective measurement on a direct-sum dilated space. Subsequently, we experimentally construct a quantum simulator in the quantum optical circuit and realize the 3-dimensional non-Hermitian quantum measurement on the single-photon qutrit. Employing this platform, we explore the uncertainty relation experimentally with different PH metrics. Our non-Hermitian quantum measurement method is state-independent and outputs directly the non-Hermitian quantum projective statistics, paving the way for studies of extensive non-Hermitian observable in quantum domain.
- Abstract（参考訳）: 量子系における非エルミート力学は、新しい現象を明らかにしているが、完全だが歪んだ非エルミート固有状態上の普遍的な量子射影機構は実験において明示的ではないため、有効な非エルミート量子測定の実装は依然として困難である。
この制限は、非エルミート可観測統計(例えば、非エルミート人口動態)の直接取得を妨げるとともに、不確実性関係のような非エルミート量子測定特性の調査も妨げている。
ここでは、非エルミート射影プロトコルを提示し、非エルミート不確実性関係を調査することによって、これらの課題に対処する。
我々は、擬エルミート観測値(PH)がエルミート観測値を超えて一般化される不確実性関係を導出する。
次に、一般量子状態の完全非エルミート固有ベクトルへの射影性を調べ、直和拡大空間上で有効な非エルミート射影測定を適用するための量子シミュレーション法を提案する。
その後、量子光学回路において量子シミュレータを実験的に構築し、単一光子量子トリット上の3次元非エルミタン量子測定を実現する。
このプラットフォームを用いて、異なるPH測定値を用いて不確実性関係を実験的に検討する。
我々の非エルミート量子測定法は状態独立であり、非エルミート量子射影統計を直接出力する。
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