論文の概要: Fourier State Tomography of Polarization-Encoded Qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2503.18311v1
- Date: Mon, 24 Mar 2025 03:21:37 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-03-25 14:33:26.825583
- Title: Fourier State Tomography of Polarization-Encoded Qubits
- Title（参考訳）: 分極符号化量子ビットのフーリエ状態トモグラフィ
- Authors: Mohammed K. Alqedra, Pierre Brosseau, Ali W. Elshaari, Jun Gao, Anton N. Vetlugin, Cesare Soci, Val Zwiller,
- Abstract要約: 量子状態トモグラフィーは、量子システムのキャラクタリゼーションと検証のための中心的な技術である。
標準トモグラフィーは低次元システムでは広く用いられているが、大規模システムでは、量子ビット数による実験的な複雑さの指数的スケーリングにより実用的ではない。
ここでは、偏光符号化されたフォトニック状態に対するフーリエ変換量子状態トモグラフィーの実験的実現について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.8228527009207425
- License:
- Abstract: Quantum state tomography is a central technique for the characterization and verification of quantum systems. Standard tomography is widely used for low-dimensional systems, but for larger systems, it becomes impractical due to the exponential scaling of experimental complexity with the number of qubits. Here, we present an experimental realization of Fourier-transform quantum state tomography for polarization-encoded photonic states. We validate the technique using weak coherent states and entangled photon pairs generated by a quantum dot and spontaneous parametric down-conversion source in the telecom wavelength. The reconstructed density matrices show excellent agreement with those obtained through conventional projective tomography, with calculated metrics such as fidelity and concurrence matching within error bars, confirming the reliability and accuracy of the technique. Fourier state tomography employs only a single rotating waveplate per qubit, thereby avoiding repeated adjustments across multiple waveplates and ensuring that the number of physical measurement settings scales linearly with the number of qubits, despite the exponential growth of the underlying state space. This reduction in optical configurations simplifies experimental overhead, making Fourier state tomography a practical alternative for multi-qubit characterization.
- Abstract（参考訳）: 量子状態トモグラフィーは、量子システムのキャラクタリゼーションと検証のための中心的な技術である。
標準トモグラフィーは低次元システムでは広く用いられているが、大規模システムでは、量子ビット数による実験的な複雑さの指数的スケーリングにより実用的ではない。
ここでは、偏光符号化されたフォトニック状態に対するフーリエ変換量子状態トモグラフィーの実験的実現について述べる。
テレコム波長における量子ドットと自発パラメトリックダウンコンバージョン源によって生成される弱コヒーレント状態と絡み合った光子対を用いた手法の検証を行った。
再構成された密度行列は従来の射影トモグラフィーで得られたものとよく一致し, 誤差バー内の忠実度や一致度などの計算値を用いて, 信頼性と精度を確認した。
フーリエ状態トモグラフィでは、1キュービット当たりの1つの回転波面しか使用せず、それによって複数のウェーブプレート間の繰り返し調整を回避し、基礎となる状態空間の指数的な成長にもかかわらず、物理測定設定の数がキュービット数と線形にスケールすることを保証する。
この光学的構成の低減は実験的オーバーヘッドを単純化し、フーリエ状態トモグラフィーがマルチキュービット特性の実用的な代替となる。
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