論文の概要: Certifying non-classicality and non-Gaussianity through optical parametric amplification

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.18296v1
• Date: Thu, 24 Jul 2025 11:01:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-25 15:10:43.511493
• Title: Certifying non-classicality and non-Gaussianity through optical parametric amplification
• Title（参考訳）: 光パラメトリック増幅による非古典性と非ガウス性証明
• Authors: Mahmoud Kalash, Marcello H. M. Passos, Éva Rácz, László Ruppert, Radim Filip, Maria V. Chekhova,
• Abstract要約: 光の非ガウス状態は多くの量子情報プロトコルに必須である。 我々は,光学パラメトリック増幅と従来の強度検出器を組み合わせることで,この手法を効果的に置き換えることができることを理論的,実験的に実証した。 我々は、擬似単光子状態の非ガウス性を証明することに成功した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1655046053160683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Non-Gaussian states of light are essential for numerous quantum information protocols; thus, certifying non-Gaussianity is crucial. Full quantum state tomography achieves this, but it implies observing the Wigner function negativity, which requires efficient detection. Certifying non-Gaussianity through directly measurable parameters is a simpler alternative, typically achieved by measuring photon-number probabilities - either directly using photon-number resolving detectors or through Hanbury Brown-Twiss type measurements with single-photon detectors. Here, we demonstrate theoretically and experimentally that optical parametric amplification combined with conventional intensity detectors can effectively replace this approach without the need for photon-number resolution. In our method, we measure the mean photon number and the second-order correlation function for the amplified state. Using it, we successfully certify the non-Gaussianity of a heralded quasi-single-photon state. Since optical parametric amplification is a multimode process, our method provides a foundation for developing high-dimensional quantum technologies utilizing multimode non-Gaussian states.
• Abstract（参考訳）: 非ガウス状態の光は多くの量子情報プロトコルに必須であり、非ガウス性を証明することが重要である。 完全な量子状態トモグラフィーはそれを実現するが、効率的な検出を必要とするウィグナー関数の負の観測を意味する。 直接測定可能なパラメータによる非ガウス性認証は、光子数の確率を測ることによって達成されるより単純な方法であり、光子数分解検出器を直接使用するか、単一光子検出器を用いたハンベリー・ブラウン・ツイツ型測定によって達成される。 ここでは、従来の強度検出器と組み合わせた光学パラメトリック増幅が、光子数分解能を必要とせずに効果的にこの手法を置き換えることを理論的、実験的に実証する。 本手法では,増幅状態の平均光子数と2階相関関数を測定する。 これを用いて、半光子状態の非ガウス性の証明に成功した。 光パラメトリック増幅は多モードプロセスであるため、この手法は多モード非ガウス状態を利用した高次元量子技術開発の基礎となる。

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