論文の概要: Near-optimal coherent state discrimination via continuously labelled non-Gaussian measurements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08032v1
• Date: Thu, 12 Sep 2024 13:25:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-13 16:29:19.308673
• Title: Near-optimal coherent state discrimination via continuously labelled non-Gaussian measurements
• Title（参考訳）: 連続ラベル付き非ガウス測定による準最適コヒーレント状態判別
• Authors: James Moran, Spiros Kechrimparis, Hyukjoon Kwon,
• Abstract要約: 非ガウス測度は、ほぼ最適コヒーレントな状態判別を達成できることを示す。 非ガウス的検出とユニタリ操作に基づく2つのコヒーレントな状態識別プロトコルを明示的に設計する。 その結果,Helstrom境界に近い低エネルギーでの誤差率を連続ラベル付き測定で達成できることが示唆された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.9482012852779085
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum state discrimination plays a central role in quantum information and communication. For the discrimination of optical quantum states, the two most widely adopted measurement techniques are photon detection, which produces discrete outcomes, and homodyne detection, which produces continuous outcomes. While various protocols using photon detection have been proposed for optimal and near-optimal discrimination between two coherent states, homodyne detection is known to have higher error rates, with its performance often referred to as the Gaussian limit. In this work, we demonstrate that, despite the fundamental differences between discretely labelled and continuously labelled measurements, continuously labelled non-Gaussian measurements can also achieve near-optimal coherent state discrimination. We explicitly design two coherent state discrimination protocols based on non-Gaussian unitary operations combined with homodyne detection and orthogonal polynomials, which surpass the Gaussian limit. Our results show that photon detection is not required for near-optimal coherent state discrimination and that we can achieve error rates close to the Helstrom bound at low energies with continuously labelled measurements. We also find that our schemes maintain an advantage over the photon detection-based Kennedy receiver for a moderate range of coherent state amplitudes.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の識別は、量子情報と通信において中心的な役割を果たす。 光量子状態の識別には、離散的な結果を生み出す光子検出と連続的な結果をもたらすホモダイン検出の2つの方法が広く採用されている。 光子検出を用いた様々なプロトコルが2つのコヒーレント状態間の最適および準最適識別のために提案されているが、ホモダイン検出は高いエラー率を持つことが知られており、その性能はしばしばガウス極限と呼ばれる。 本研究では, 離散ラベル付と連続ラベル付の測定値の基本的な違いにもかかわらず, 連続ラベル付の非ガウス測度は, ほぼ最適コヒーレントな状態判別も達成できることを示した。 我々は,非ガウスユニタリ演算とホモダイン検出と直交多項式を組み合わせた2つのコヒーレントな状態識別プロトコルを,ガウス極限を超越して明示的に設計する。 その結果,光子検出は準最適コヒーレント状態判別には必須ではなく,低エネルギーでのヘルストローム境界付近での誤差率を連続ラベル付き測定で達成できることが示唆された。 また、この方式は光子検出に基づくケネディ受信機よりも、ある程度のコヒーレントな状態振幅に対して有利であることがわかった。

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