論文の概要: Sparsity-Driven Entanglement Detection in High-Dimensional Quantum States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.12546v1
• Date: Sun, 16 Nov 2025 10:40:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-18 14:36:24.3093
• Title: Sparsity-Driven Entanglement Detection in High-Dimensional Quantum States
• Title（参考訳）: 高次元量子状態における空間駆動型絡み合い検出
• Authors: Stav Lotan, Hugo Defienne, Ronen Talmon, Guy Bartal,
• Abstract要約: 本研究では空間的に絡み合った光子対における高次元絡みの検出と認証を強化するための疎結合駆動型フレームワークを提案する。 我々の方法はスケーラブルで使いやすく、既存の量子光学プラットフォームと互換性がある。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.467908655849108
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The characterization of high-dimensional quantum entanglement is crucial for advanced quantum computing and quantum information algorithms. Traditional methods require extensive data acquisition and suffer from limited visibility due to experimental noise. Here, we introduce a sparsity-driven framework to enhance the detection and certification of high-dimensional entanglement in spatially entangled photon pairs. By applying $\ell_1$-regularized reconstruction to sample covariance matrices obtained from measurements on photons produced via spontaneous parametric down-conversion (SPDC) measurements, we enhance the visibility of the correlation signal while suppressing noise. We demonstrate, using a position-momentum Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) entanglement criterion, that this approach enables certification of an entanglement dimensionality that cannot be achieved without regularization. Our method is scalable, simple to use and compatible with existing quantum-optics platforms, thus paves the way for efficient, real-time analysis of high-dimensional quantum states.
• Abstract（参考訳）: 高次元量子エンタングルメントの特徴づけは、高度な量子コンピューティングと量子情報アルゴリズムに不可欠である。 従来の手法では、広範なデータ取得が必要であり、実験的なノイズによって可視性が制限される。 本稿では空間的に絡み合った光子対における高次元絡みの検出と認証を強化するための疎結合駆動型フレームワークを提案する。 自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)測定により得られた光子の測定値から得られたサンプル共分散行列に$$\ell_1$-regularized reconstructionを適用することにより、雑音を抑えながら相関信号の可視性を向上する。 本研究では,EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)エンタングルメント基準を用いて,正規化なしでは達成できないエンタングルメント次元の証明を可能にすることを実証する。 提案手法はスケーラブルで,既存の量子光学プラットフォームと互換性があり,高次元量子状態の効率的なリアルタイム解析の道を開く。

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