論文の概要: Ptychographic estimation of qudit states encoded in the angular position and orbital angular momentum of single photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.14073v1
• Date: Fri, 18 Apr 2025 20:47:32 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-30 05:24:10.703272
• Title: Ptychographic estimation of qudit states encoded in the angular position and orbital angular momentum of single photons
• Title（参考訳）: 単一光子の角位置と軌道角運動量に符号化されたキュディット状態のPtychographyによる推定
• Authors: A. M. da Costa, L. Neves,
• Abstract要約: プチコグラフィー(Ptychography)は、主に光学顕微鏡や電子顕微鏡で用いられる計算イメージング技術である。 単光子の角位置と軌道角運動量に符号化された$D$-dimensional qudit状態に対するptychographyの実装方法について述べる。 中間射影は、角道内の単純な二分空間フィルタで行い、フーリエ基底での計測は、$D$OAMモードをポストセレクトすることで行うことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ptychography is a computational imaging technique mainly used in optical and electron microscopy. Its quantum analogue was recently introduced as a simple method for estimating unknown pure quantum states through projections onto partially overlapping subspaces, each one followed by a projective measurement in the Fourier basis. In the end, an iterative algorithm estimates the state from the collected data. Here, we theoretically describe how to implement this method for $D$-dimensional qudit states encoded in the angular position and orbital angular momentum (OAM) of single photons. For this purpose, we define the qudit by discretizing the spatial profile of a photon in cylindrical coordinates, using an array of $D$ angular slits symmetrically distributed in the transverse plane. To apply ptychography to this encoding, we show that the intermediate projections will be carried out by simple binary spatial filters in the angular paths, while the measurement in the Fourier basis will be performed by postselecting $D$ OAM modes compatible with the quantum Fourier transform of the path basis. We illustrate the effectiveness of this scheme through simulations and discuss its experimental feasibility.
• Abstract（参考訳）: プチコグラフィー(Ptychography)は、主に光学顕微鏡や電子顕微鏡で用いられる計算イメージング技術である。 その量子アナログは、最近、部分的に重なり合う部分空間への射影を通して未知の純粋量子状態を推定する単純な方法として導入され、それぞれがフーリエ基底における射影的測定によって導かれる。 最後に、反復アルゴリズムが収集したデータから状態を推定する。 ここでは, 1光子の角位置と軌道角運動量(OAM)に符号化された$D$-dimensional qudit状態に対して, この方法を実装する方法について理論的に述べる。 この目的のために、直交平面に対称に分布する$D$角スリットの配列を用いて、円筒座標における光子の空間プロファイルを離散化することにより、quditを定義する。 この符号化にptychographyを適用するために、中間射影は、角道内の単純な二分空間フィルタによって行われ、フーリエ基底での計測は、経路基底の量子フーリエ変換と互換性のある$D$OAMモードをポストセレクトすることによって行われることを示す。 本手法の有効性をシミュレーションにより検証し,その有効性について考察する。

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