論文の概要: Quantum Linear Time-Translation-Invariant Systems: Conjugate Symplectic Structure, Uncertainty Bounds, and Tomography
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.09976v1
- Date: Tue, 15 Oct 2024 17:05:01 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-10-30 03:53:37.601272
- Title: Quantum Linear Time-Translation-Invariant Systems: Conjugate Symplectic Structure, Uncertainty Bounds, and Tomography
- Title（参考訳）: 量子線形時間変換不変系:共役シンプレクティック構造、不確かさ境界、トモグラフィー
- Authors: Jacques Ding, Hudson A. Loughlin, Vivishek Sudhir,
- Abstract要約: 我々は,基本量子ノイズを明らかにするマルチモード古典型LTIシステムの一般化量子化手法を開発した。
リー群法を用いて,周波数依存型干渉計とシャーサを用いて,このような系を合成可能であることを示す。
これらの結果は、任意の量子LTI系の解析、合成、測定のための完全かつ体系的な枠組みを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Linear time-translation-invariant (LTI) models offer simple, yet powerful, abstractions of complex classical dynamical systems. Quantum versions of such models have so far relied on assumptions of Markovanity or an internal state-space description. We develop a general quantization scheme for multimode classical LTI systems that reveals their fundamental quantum noise, is applicable to non-Markovian scenarios, and does not require knowledge of an internal description.The resulting model is that of an open quantum LTI system whose dilation to a closed system is characterized by elements of the conjugate symplectic group. Using Lie group techniques, we show that such systems can be synthesized using frequency-dependent interferometers and squeezers. We derive tighter Heisenberg uncertainty bounds which constrain the ultimate performance of any LTI system, and obtain an invariant representation of their output noise covariance matrix that reveals the ubiquity of "complex squeezing" in lossy systems. This frequency-dependent quantum resource can be hidden to homodyne and heterodyne detection and can only be revealed with more general "symplectodyne" detection. These results establish a complete and systematic framework for the analysis, synthesis, and measurement of arbitrary quantum LTI systems.
- Abstract（参考訳）: 線形時間変換不変(LTI)モデルは、複雑な古典力学系の単純かつ強力で抽象的な概念を提供する。
このようなモデルの量子バージョンは、これまでマルコバニティの仮定や内部状態空間の記述に依存してきた。
我々は, 基本量子ノイズを明らかにし, 非マルコフ的シナリオに適用でき, 内部記述の知識を必要としない, 閉系への拡張が共役シンプレクティック群の要素によって特徴づけられるオープン量子LTIシステムの一般化量子化スキームを開発する。
リー群法を用いて,周波数依存型干渉計とシャーサを用いて,このような系を合成可能であることを示す。
我々は、任意のLTIシステムの究極の性能を制約するハイゼンベルクの不確実性境界を導出し、その出力ノイズ共分散行列の不変表現を得る。
この周波数依存性の量子資源はホモダインやヘテロダイン検出に隠蔽することができ、より一般的な「シンプレクトン」検出でしか明らかにできない。
これらの結果は、任意の量子LTI系の解析、合成、測定のための完全かつ体系的な枠組みを確立する。
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