論文の概要: Experimental verification of Threshold Quantum State Tomography on a fully-reconfigurable photonic integrated circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.05079v1
• Date: Mon, 07 Apr 2025 13:47:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-08 14:10:41.629807
• Title: Experimental verification of Threshold Quantum State Tomography on a fully-reconfigurable photonic integrated circuit
• Title（参考訳）: 完全再構成可能なフォトニック集積回路における閾値量子状態トモグラフィの実験的検証
• Authors: Eugenio Caruccio, Diego Maragnano, Giovanni Rodari, Davide Picus, Giovanni Garberoglio, Daniele Binosi, Riccardo Albiero, Niki Di Giano, Francesco Ceccarelli, Giacomo Corrielli, Nicolò Spagnolo, Roberto Osellame, Maurizio Dapor, Marco Liscidini, Fabio Sciarrino,
• Abstract要約: 本稿では,高度ハイブリッドフォトニックプラットフォームにおけるしきい値量子状態トモグラフィー(しきい値量子状態トモグラフィー)の応用を実験的に示す。 このアプローチでは、状態に関する事前知識は必要とせず、密度行列対角線の測定から始まる情報プロジェクタのみを選択する。 本手法の有効性をフォトニックプラットフォームで示し、量子プロトコルの関連状態を再構成しながら測定回数の連続的な減少が得られ、情報のロスが非常に限られていることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Reconstructing the state of a complex quantum system represents a pivotal task for all quantum information applications, both for characterization purposes and for verification of quantum protocols. Recent technological developments have shown the capability of building quantum systems with progressively larger number of qubits in different platforms. The standard approach based on quantum state tomography, while providing a method to completely characterize an unknown quantum state, requires a number of measurements that scales exponentially with the number of qubits. Other methods have been subsequently proposed and tested to reduce the number of measurements, or to focus on specific properties of the output state rather than on its complete reconstruction. Here, we show experimentally the application of an approach, called threshold quantum state tomography, in an advanced hybrid photonic platform with states up to n=4 qubits. This method does not require a priori knowledge on the state, and selects only the informative projectors starting from the measurement of the density matrix diagonal. We show the effectiveness of this approach in a photonic platform, showing that a consistent reduction in the number of measurement is obtained while reconstructing relevant states for quantum protocols, with only very limited loss of information. The advantage of this protocol opens perspective of its application in larger, more complex, systems.
• Abstract（参考訳）: 複雑な量子システムの状態の再構築は、特徴づけの目的と量子プロトコルの検証の両方において、全ての量子情報アプリケーションにとって重要なタスクである。 最近の技術進歩は、異なるプラットフォームで徐々に多くの量子ビットを持つ量子システムを構築する能力を示している。 量子状態トモグラフィーに基づく標準的なアプローチは、未知の量子状態を完全に特徴付ける方法を提供しながら、量子ビットの数と指数関数的にスケールする多くの測定を必要とする。 その後、他の手法が提案され、測定回数を減らすか、あるいは完全な再構成ではなく出力状態の特定の特性に焦点を合わせるためにテストされている。 ここでは、n=4量子ビットの高次ハイブリッドフォトニックプラットフォームにおけるしきい値量子状態トモグラフィー(しきい値量子状態トモグラフィー)というアプローチの実験的応用を示す。 この方法は、状態に関する事前知識を必要とせず、密度行列対角線の測定から始まる情報プロジェクタのみを選択する。 本手法の有効性をフォトニックプラットフォームで示し、量子プロトコルの関連状態を再構成しながら測定回数の連続的な減少が得られ、情報のロスが非常に限られていることを示す。 このプロトコルの利点は、より大きく、より複雑なシステムにおけるそのアプリケーションの展望を開放する。

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