論文の概要: Optimal Distillation of Coherent States with Phase-Insensitive Operations
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.05974v1
- Date: Mon, 9 Sep 2024 18:18:42 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-11 20:02:25.116385
- Title: Optimal Distillation of Coherent States with Phase-Insensitive Operations
- Title（参考訳）: 位相非感受性操作によるコヒーレント状態の最適蒸留
- Authors: Shiv Akshar Yadavalli, Iman Marvian,
- Abstract要約: 一般位相非感応操作下でのコヒーレント熱状態の蒸留について検討した。
蒸留体制において最適なプロトコルを見つける。すなわち、入力コピーの数が1よりはるかに多い場合である。
このプロトコルの心臓は、入力コヒーレント熱状態を高い振幅で最適に変換し、振幅と温度が著しく低い出力に変換する位相非感受性チャネルである。
- 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: By combining multiple copies of noisy coherent states of light (or other bosonic systems), it is possible to obtain a single mode in a state with lesser noise, a process known as distillation or purification of coherent states. We investigate the distillation of coherent states from coherent thermal states under general phase-insensitive operations, and find a distillation protocol that is optimal in the asymptotic regime, i.e., when the number of input copies is much greater than 1. Remarkably, we find that in this regime, the error -- as quantified by infidelity (one minus the fidelity) of the output state with the desired coherent state -- is proportional to the inverse of the purity of coherence of the input state, a quantity obtained from the Right-Logarithmic-Derivative (RLD) Fisher information metric, hence revealing an operational interpretation of this quantity. The heart of this protocol is a phase-insensitive channel that optimally converts an input coherent thermal state with high amplitude, into an output with significantly lower amplitude and temperature. Under this channel, the purity of coherence remains asymptotically conserved. While both the input and desired output are Gaussian states, we find that the optimal protocol cannot be a Gaussian channel. Among Gaussian phase-insensitive channels, the optimal distillation protocol is a simple linear optical scheme that can be implemented with beam splitters.
- Abstract（参考訳）: 光(または他のボソニック系)の複数のノイズコヒーレント状態のコピーを組み合わせることで、より低いノイズを持つ状態の単一モードが得られる。
一般相無感な操作下でのコヒーレントな熱状態からのコヒーレントな状態の蒸留について検討し、漸近的状態において最適である蒸留プロトコル、すなわち入力コピー数が1よりはるかに多い場合を求める。
注目すべきは、この状態において、出力状態の不完全性(1つの不完全性)と所望のコヒーレント状態とで定量化される誤差は、入力状態のコヒーレンス(RLD)の純度(右対数微分(RLD)フィッシャー情報量から得られる量)の逆数に比例し、その結果、この量の操作的解釈を明らかにすることである。
このプロトコルの心臓は、入力コヒーレント熱状態を高い振幅で最適に変換し、振幅と温度が著しく低い出力に変換する位相非感受性チャネルである。
この経路の下では、コヒーレンスの純度は漸近的に保存されている。
入力と所望の出力は共にガウス状態であるが、最適プロトコルはガウスチャネルにはならない。
ガウス位相非感受性チャネルのうち、最適蒸留プロトコルはビームスプリッターで実装できる単純な線形光学スキームである。
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