論文の概要: Genuine non-Gaussian entanglement: quantum correlations beyond Hong-Ou-Mandel
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.01609v1
- Date: Sun, 03 Nov 2024 15:30:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-28 17:07:43.856074
- Title: Genuine non-Gaussian entanglement: quantum correlations beyond Hong-Ou-Mandel
- Title（参考訳）: ガウス的非ガウス的絡み合い--ホン・オ・マンデルを超える量子相関
- Authors: Xiaobin Zhao, Pengcheng Liao, Quntao Zhuang,
- Abstract要約: 我々は、真の非ガウス的絡み合い(NGE)の概念を導入する。
Nge 3$ の NOON 状態が NGE クラスに含まれることを証明します。
純粋な自由状態のトモグラフィー過程を効率的に行うことができることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.40964539027092906
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Hong-Ou-Mandel effect is an important demonstration of particle indistinguishability, when identical single photons interfere at a beamsplitter to generate the two-photon entangled NOON state. On the other hand, NOON states with $N\ge3$ photons have long been conjectured beyond the deterministic generation of photon interference. To characterize the separation, we introduce the notion of genuine non-Gaussian entanglement (NGE), which cannot be generated via a generalized Hong-Ou-Mandel experiment, with Gaussian protocols extending the beamsplitter and separable input states replacing the single photons. We establish a resource theory to characterize such quantum correlations beyond Hong-Ou-Mandel and prove that NOON states with $N\ge 3$ are indeed among the NGE class. With the generalized Hong-Ou-Mandel protocol as free operations, we introduce two monotones to characterize genuine non-Gaussian entanglement: one derived from the entanglement entropy and the other from the minimal extension size required to convert a state into a free state. Finally, we demonstrate that the tomography process of pure free states can be performed efficiently, while all learning protocols of states with genuine non-Gaussian entanglement require exponential overheads connected to the monotone. This implies that states generated in Boson sampling are efficiently learnable despite its measurement statistics being hard to sample from.
- Abstract（参考訳）: ホン・ウー・マンデル効果は、同一の単一光子がビームスプリッターに干渉して2光子の絡み合ったNOON状態を生成するとき、粒子の不識別性の重要な実証である。
一方、$N\ge3$光子を持つNOON状態は、長い間、光子干渉の決定論的生成を超えて推測されてきた。
この分離を特徴付けるために,本研究では,ビームスプリッタを拡張したガウスプロトコルと,単一光子を置き換えた分離可能な入力状態を用いて,一般化したHong-Ou-Mandel実験によって生成できない真の非ガウス絡み(NGE)の概念を導入する。
我々は、香港・ウー・マンデル以外の量子相関を特徴づける資源理論を確立し、$N\ge 3$のNOON状態が実際にNGEクラスに属することを証明した。
一般化されたHong-Ou-Mandelプロトコルをフリー操作として導入することにより、真の非ガウス的絡み合いを特徴付ける2つのモノトンを導入する。
最後に、純粋な自由状態のトモグラフィー過程を効率的に行うことができる一方で、真の非ガウス的絡み合いを持つ状態の学習プロトコルは、モノトーンに接続された指数的オーバーヘッドを必要とすることを実証する。
これは、ボーソンサンプリングで生成された状態は、その測定統計がサンプリングが困難であるにもかかわらず、効率的に学習可能であることを意味する。
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