論文の概要: Detecting quantum non-Gaussianity with a single quadrature

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.23005v1
• Date: Wed, 30 Jul 2025 18:09:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-01 17:19:08.518056
• Title: Detecting quantum non-Gaussianity with a single quadrature
• Title（参考訳）: 単一二次構造による量子非ガウス性の検出
• Authors: Clara Wassner, Jack Davis, Sacha Cerf, Ulysse Chabaud, Francesco Arzani,
• Abstract要約: 1つの四次測定の統計は、恒星のランクによって定量化される任意の非ガウス性を見極めることができることを示す。 証人の妥当性は、有界エネルギーと有限星級数を持つ状態の集合がコンパクトであることを示す技術的結果によって支持される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5242869847419834
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Full reconstruction of quantum states from measurement samples is often a prohibitively complex task, both in terms of the experimental setup and the scaling of the sample size with the system. This motivates the relatively easier task of certifying application-specific quantities using measurements that are not tomographically complete, i.e. that provide only partial information about the state related to the application of interest. Here, we focus on simplifying the measurements needed to certify non-Gaussianity in bosonic systems, a resource related to quantum advantage in various information processing tasks. We show that the statistics of a single quadrature measurement, corresponding to standard homodyne detection in quantum optics, can witness arbitrary degrees of non-Gaussianity as quantified by stellar rank. Our results are based on a version of Hudson's theorem for wavefunctions, proved in a companion paper [1], revealing that the zeros in a homodyne distribution are signatures of quantum non-Gaussianity and higher stellar ranks. The validity of our witnesses is supported by a technical result showing that sets of states with bounded energy and finite stellar rank are compact. We provide an analysis of sample complexity, noise robustness, and experimental prospects. Our work drastically simplifies the setup required to detect quantum non-Gaussianity in bosonic quantum states. and experimental prospects. Our work drastically simplifies the setup required to detect quantum non-Gaussianity in bosonic quantum states.
• Abstract（参考訳）: 測定サンプルからの量子状態の完全な再構成は、実験的なセットアップとシステムによるサンプルサイズのスケーリングの両方において、しばしば非常に複雑な作業である。 これは、トモグラフィ的に完全でない測定値、すなわち、関心の応用に関連する状態に関する部分的な情報のみを提供する測定値を用いて、アプリケーション固有の量を証明する比較的簡単なタスクを動機付けている。 本稿では,様々な情報処理タスクにおける量子優位性に関連するリソースであるボソニックシステムにおける非ガウス性証明に必要な測定値の簡素化に焦点をあてる。 量子光学における標準ホモダイン検出に対応する1つの4次測定の統計は、恒星のランクによって定量化される任意の非ガウス性を見極めることができることを示す。 この結果は、ホモダイン分布の零点が量子非ガウス性およびより高い恒星ランクのシグネチャであることを示す共役論文[1]で証明されたHudsonの波動関数定理のバージョンに基づいている。 証人の妥当性は、有界エネルギーと有限星級数を持つ状態の集合がコンパクトであることを示す技術的結果によって支持される。 本報告では, サンプルの複雑さ, 騒音の堅牢性, および実験的展望について分析する。 我々の研究は、ボゾン量子状態における量子非ガウス性を検出するのに必要なセットアップを劇的に単純化する。 実験的な展望です 我々の研究は、ボゾン量子状態における量子非ガウス性を検出するのに必要なセットアップを劇的に単純化する。

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