論文の概要: Quantum state discrimination in a $\mathcal{PT}$-symmetric system of a single trapped ion

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.20717v1
• Date: Fri, 28 Feb 2025 05:04:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-03-03 13:40:41.812440
• Title: Quantum state discrimination in a $\mathcal{PT}$-symmetric system of a single trapped ion
• Title（参考訳）: 単一トラップイオンの$\mathcal{PT}$対称系における量子状態の判別
• Authors: Chenhao Zhu, Tingting Shi, Liangyu Ding, Zhiyue Zheng, Xiang Zhang, Wei Zhang,
• Abstract要約: 我々は、パリティ時間反転対称性を持つ非エルミートハミルトニアンの下で、2つの量子ビット状態の量子状態判別を実験的に実証した。 我々の研究は、量子情報処理における非エルミート物理学の有望な応用を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.852781781113404
• License:
• Abstract: We experimentally demonstrate an unambiguous quantum state discrimination of two qubit states under a non-Hermitian Hamiltonian with parity-time-reversal ($\mathcal{PT}$) symmetry in a single trapped $^{40}$Ca$^+$ ion. We show that any two non-orthogonal states can become orthogonal subjected to time evolution of a $\mathcal{PT}$-symmetric Hamiltonian in both the $\mathcal{PT}$-symmetry preserving and broken regimes, thus can be discriminated deterministically. For a given pair of candidate states, we show that the parameters of the Hamiltonian must be confined in a proper range, within which there exists an optimal choice to realize quantum brachistochrone for the fastest orthogonalization. Besides, we provide a clear geometric picture and some analytic results to understand the main conclusions. Our work shows a promising application of non-Hermitian physics in quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 我々は、パリティ時間反転($\mathcal{PT}$)対称性を持つ非エルミートハミルトニアンの下での2つの量子状態の曖昧な量子状態の識別を、単一のトラップされた$^{40}$Ca$^+$イオンで実験的に実証した。 我々は、任意の2つの非直交状態が、$\mathcal{PT}$-対称ハミルトニアンと$\mathcal{PT}$-対称性の保存状態と破壊状態の両方において時間的進化の対象となることを示し、したがって決定論的に区別することができる。 与えられた候補状態のペアに対して、ハミルトニアンのパラメータは適切な範囲に閉じ込められなければならないことを示す。 さらに、主結論を理解するために、明快な幾何学図といくつかの解析結果を提供する。 我々の研究は、量子情報処理における非エルミート物理学の有望な応用を示す。

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