論文の概要: Non-Gaussian state preparation and enhancement using weak-value amplification
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.14632v1
- Date: Tue, 17 Jun 2025 15:27:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-18 17:34:59.545401
- Title: Non-Gaussian state preparation and enhancement using weak-value amplification
- Title（参考訳）: 弱値増幅による非ガウス状態生成と強化
- Authors: Xiao-Xi Yao, Yusuf Turek,
- Abstract要約: 本稿では,ポストセレクトされた弱測定手法を用いて,非ガウス量子状態(nG)の幅広いクラスを生成するプロトコルを提案する。
信号出力時にnG状態が条件付きで生成され、アイドラ出力チャネルの1つで単一の光子を検出する。
実験可能なパラメータにおいて、光子数演算子の弱い値をアイドラーモードで調整することにより、多種多様なnG状態が高忠実度で生成されることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We introduce a protocol for generating a broad class of non-Gaussian (nG) quantum states via postselected weak measurement techniques. The scheme involves injecting an arbitrary quantum state and a single photon into the signal and idler ports, respectively, of an interference setup that incorporates a third-order nonlinear medium. A nG state is conditionally produced at the signal output, heralded by the detection of a single photon in one of the idler output channels. The protocol exploits a weak cross-Kerr interaction and effective single-photon nonlinearity enhanced by the weak-value amplification. We show that by tuning the weak value of the photon number operator in the idler mode within experimentally feasible parameters, a wide variety of nG states can be generated with high fidelity. As specific examples, we demonstrate the generation of photon-added states, displaced and squeezed number states, and a continuum of intermediate nG states using coherent and squeezed vacuum inputs, respectively. Furthermore, we show that the protocol enables the enhancement of non-Gaussianity and the enlargement of Schr\"odinger cat (SC) states when ideal SC states are used as the input. Our results provide an alternative route for the conditional generation of tunable nG states, with potential applications in quantum information processing. This approach may also open new avenues for quantum state engineering using postselected weak measurements.
- Abstract（参考訳）: 本稿では,ポストセレクトされた弱測定手法を用いて,広範に非ガウス量子状態を生成するプロトコルを提案する。
このスキームでは、任意の量子状態と1つの光子をそれぞれ信号とアイドラーポートに注入し、3階非線形媒質を含む干渉設定を行う。
nG状態は信号出力時に条件付きで生成され、アイドラ出力チャネルの1つに1つの光子を検出することにより決定される。
このプロトコルは弱いケラー相互作用と弱い値増幅によって強化された効果的な単光子非線形性を利用する。
実験可能なパラメータにおいて、光子数演算子の弱い値をアイドラーモードで調整することにより、多種多様なnG状態が高忠実度で生成されることを示す。
具体例として,光子付加状態の生成,変位数状態,圧縮数状態の生成,コヒーレントおよび圧縮真空入力を用いた中間nG状態の連続性を示す。
さらに,このプロトコルは,理想的なSC状態が入力として使用される場合に,非ガウス性の向上とシュリンガー・キャット(SC)状態の拡大を可能にすることを示す。
この結果は、量子情報処理に応用可能な、調整可能なnG状態の条件付き生成のための代替経路を提供する。
このアプローチはまた、ポストセレクトされた弱い測定を用いた量子状態工学のための新しい道を開くかもしれない。
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