論文の概要: Robust certification of non-projective measurements: theory and experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.04446v1
• Date: Thu, 06 Nov 2025 15:19:54 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-07 20:17:53.472762
• Title: Robust certification of non-projective measurements: theory and experiment
• Title（参考訳）: 非射影測定のロバスト認証:理論と実験
• Authors: Raphael Brinster, Peter Tirler, Shishir Khandelwal, Michael Meth, Hermann Kampermann, Dagmar Bruß, Rainer Blatt, Martin Ringbauer, Armin Tavakoli, Nikolai Wyderka,
• Abstract要約: 半定値プログラムの階層を導入して,POVMの非シミュラビリティを証明するための一般的な手法を紹介し,実証する。 トラップイオンキューディット量子プロセッサを用いて,2次元および3次元POVMの非可逆性を実験的に検証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.6445978814856
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Determining the conditions under which positive operator-valued measures (POVMs), the most general class of quantum measurements, outperform projective measurements remains a challenging and largely unresolved problem. Of particular interest are projectively simulable POVMs, which can be realized through probabilistic mixtures of projective measurements, and therefore offer no advantage over projective schemes. Characterizing the boundary between simulable and non-simulable POVMs is, however, a difficult task, and existing tools either fail to scale efficiently, provide limited experimental feasibility or work only for specific POVMs. Here, we introduce and demonstrate a general method to certify non-simulability of a POVM by introducing a hierarchy of semidefinite programs. It provides upper bounds on the non-simulability measure of critical visibility of arbitrary POVMs which are tight in many cases and outperform previously known criteria. We experimentally certify the non-simulability of two- and three-dimensional POVMs using a trapped-ion qudit quantum processor by constructing non-simulability witnesses and introduce a modification of our framework that makes them robust against state preparation errors. Finally, we extend our results to the setting where an additional ancilla system is available.
• Abstract（参考訳）: 量子測定の最も一般的なクラスである正の演算子評価測度(POVM)が射影測定を上回る条件を決定することは、依然として困難であり、ほとんど解決されていない問題である。 特に興味深いのは、射影可能なPOVMであり、これは射影測定の確率的混合によって実現でき、したがって射影スキームに勝るものではない。 しかし、シミュラブルと非シミュラブルのPOVMの境界を特徴づけるのは難しい作業であり、既存のツールは効率的にスケールできないか、実験的な実現性に制限があるか、特定のPOVMでのみ機能する。 本稿では,半定値プログラムの階層を導入して,POVMの非シミュラビリティを証明するための一般的な手法を紹介し,実証する。 これは、多くのケースで厳密で、既知の基準より優れている任意のPOVMの臨界可視性の非シミュラビリティ尺度の上限を提供する。 トラップイオンキュート量子プロセッサを用いた2次元および3次元のPOVMの非シミュラビリティを実験的に証明し、非シミュラビリティの証人を構築することにより、状態準備エラーに対して堅牢な我々のフレームワークの修正を導入する。 最後に、追加のアンシラシステムが利用可能な設定まで結果を拡張します。

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