論文の概要: Exploiting higher-order correlation functions for photon-statistics-based characterization and reconstruction of arbitrary Gaussian states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.09083v1
• Date: Fri, 10 Oct 2025 07:31:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 00:38:48.309741
• Title: Exploiting higher-order correlation functions for photon-statistics-based characterization and reconstruction of arbitrary Gaussian states
• Title（参考訳）: 光子統計に基づく任意のガウス状態のキャラクタリゼーションと再構成のための高次相関関数の探索
• Authors: Philip Heinzel, René Sondenheimer,
• Abstract要約: ガウス状態に関する事前の仮定なしに相関関数測定のみから状態パラメータを抽出することは不可能であることを示す。 これらの測定が一般的なガウス状態の再構築にどのような状況で利用できるかを示す。
• 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: Gaussian states are an essential building block for various applications in quantum optics and quantum information science, yet the precise relation between their second- and third-order correlation functions remains not fully explored. We discuss connections between these correlation functions by constructing an explicit decomposition formula for arbitrary sixth-order moments of ladder operators for general Gaussian states and demonstrate how the derived relations enable state classification from correlation data alone. Whereas violating these relations certifies non-Gaussianity, satisfying them provides evidence for a Gaussian-state description and allows a direct distinction among non-displaced, non-squeezed, and displaced-squeezed sectors of the Gaussian state space. Further, we show that it is not possible to uniquely extract state parameters solely from correlation-function measurements without prior assumptions about the Gaussian state. Resolving this ambiguity requires additional loss-sensitive information, e.g., measuring the mean intensity or the vacuum overlap of each mode. In particular, we show under which circumstances these measurements can be used to reconstruct a generic Gaussian state.
• Abstract（参考訳）: ガウス状態は量子光学や量子情報科学の様々な応用において重要な構成要素であるが、それらの2階相関関数と3階相関関数の正確な関係は未だ完全には解明されていない。 一般ガウス状態に対するラダー作用素の任意の6次モーメントに対する明示的な分解公式を構築し、これらの相関関数間の関係を議論し、導出した関係が相関データのみから状態の分類を可能にすることを実証する。 これらの関係に違反することは非ガウス性を証明し、それらを満たすことは、ガウス国家の記述の証拠を与え、ガウス国家空間の非ガウス的、非スケズ的、非スケズ的、非スケズ的、非スケズ的セクター間の直接的な区別を可能にする。 さらに,ガウス状態に関する前提を満たさずに,相関関数測定のみから一意に状態パラメータを抽出することは不可能であることを示す。 この曖昧さを解決するには、例えば各モードの平均強度や真空オーバーラップを測定するなど、損失に敏感な追加情報が必要である。 特に、これらの測定が一般的なガウス状態の再構築にどのような状況で利用できるかを示す。

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