論文の概要: Quantum Coherent State Transform on Continuous-Variable Systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.12871v1
- Date: Tue, 17 Dec 2024 12:51:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-12-18 13:58:03.740585
- Title: Quantum Coherent State Transform on Continuous-Variable Systems
- Title（参考訳）: 連続可変系の量子コヒーレント状態変換
- Authors: Xi Lu, Bojko N. Bakalov, Yuan Liu,
- Abstract要約: 本稿では,量子コヒーレント状態変換(QCST)と連続変数量子システムに実装するためのフレームワークを紹介する。
結果の量子状態の測定は、$leftfrac1pi left|alpharightrangle leftlanglealpharight| right_alpha 要素を持つ正の作用素値測度(POVM)と等価である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.918397923896909
- License:
- Abstract: While continuous-variable (CV) quantum systems are believed to be more efficient for quantum sensing and metrology than their discrete-variable (DV) counterparts due to the infinite spectrum of their native operators, our toolkit of manipulating CV systems is still limited. We introduce the quantum coherent state transform~(QCST) and a framework for implementing it in CV quantum systems with two ancilla CV states and six two-mode SUM gates. Measurement of the resulting quantum state under the momentum eigenbasis is equivalent to a positive operator-valued measure (POVM) with elements $\left\{\frac{1}{\pi} \left|\alpha\right\rangle \left\langle\alpha\right| \right\}_{\alpha \in \mathbb{C}}$ , which provides an efficient way to learn the original CV state. Our protocol makes it possible to estimate the coherent state parameter within minimum-uncertainty precision using a single copy of the state, which finds applications in single-shot gate calibration of beam splitter and rotation gates to arbitrary precision. With repeated runs of our protocol, one can also estimate the parameters of any Gaussian state, which helps to calibrate other Gaussian gates, such as squeezing. For non-Gaussian states, our protocols can be used to perform Husimi Q-function tomography efficiently. With DV systems as ancilla instead, we can realize QCST approximately, which can be used to transfer CV states to DV states and back. The simplicity and broad applicability of the quantum coherent state transform make it an essential tool in continuous-variable quantum information science and engineering.
- Abstract（参考訳）: 連続可変(CV)量子系は、その固有作用素の無限スペクトルのため、離散可変(DV)系よりも量子センシングや気象学において効率的であると考えられているが、我々のCV系を操作するツールキットはまだ限られている。
本稿では,2つのアンシラCV状態と6つの2モードSUMゲートを持つCV量子システムにおいて,量子コヒーレント状態変換~(QCST)とそれを実装するためのフレームワークを紹介する。
運動量固有基底の下で得られる量子状態の測定は、元 $\left\{\frac{1}{\pi} \left|\alpha\right\rangle \left\langle\alpha\right| \right\}_{\alpha \in \mathbb{C}}$ の正の作用素値測度(POVM)と等価であり、元のCV状態を学ぶ効率的な方法を提供する。
本プロトコルでは, ビームスプリッタと回転ゲートの単ショットゲート校正において, 任意の精度でコヒーレント状態パラメータを推定できる。
我々のプロトコルを繰り返し実行することで、任意のガウス状態のパラメータを推定することもでき、スクイーズのような他のガウスゲートを校正するのに役立ちます。
非ガウス状態に対しては,フシミQ-関数トモグラフィーを効率的に行うことができる。
代わりにDV系をアンシラとして、QCSTを概ね実現し、CV状態をDV状態とバックに転送することができる。
量子コヒーレント状態変換の単純さと幅広い適用性により、連続可変量子情報科学および工学において重要なツールとなる。
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