論文の概要: Wave-Particle Complementarity as the Optimal Limit of Unambiguous Quantum-State Discrimination

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22871v2
• Date: Tue, 02 Dec 2025 13:03:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-03 14:50:32.064211
• Title: Wave-Particle Complementarity as the Optimal Limit of Unambiguous Quantum-State Discrimination
• Title（参考訳）: 不明瞭な量子状態判別の最適限界としての波動-粒子相補性
• Authors: Theerthagiri L,
• Abstract要約: 低利得のZou-Wang-Mandel干渉計では、2つのSPDC結晶のアイドラーモードが非直交の結晶マーカー状態として機能する。 単一光子可視性は最適イヴァノヴィッチ-ディキス-ペレス(IDP)戦略の最小不確定確率と等しいことを示す。
• 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: We establish a direct operational interpretation of wave--particle complementarity in induced-coherence interferometry by linking interference visibility to the optimal performance of unambiguous quantum-state discrimination. In the low-gain Zou--Wang--Mandel interferometer, the idler modes of the two SPDC crystals act as nonorthogonal which-crystal marker states, and we show that the single-photon visibility equals the minimal inconclusive probability of the optimal Ivanovic--Dieks--Peres (IDP) strategy, $V = P_I^{\mathrm{opt}}$, so that the complementarity relation $D^{2}+V^{2}=1$ expresses a measurement-optimality boundary rather than a geometric constraint. Our results reveal that wave--particle duality in induced coherence is not limited by interferometer geometry but by measurement optimality in zero-error discrimination on the idler, with experimentally testable consequences predicting distinguishability beyond that inferred from visibility alone. In the presence of thermal noise we derive the hierarchy $V \le F(ρ_A,ρ_B) \le P_I^{\mathrm{opt}}$, linking visibility, fidelity, and optimal discrimination. These results identify distinguishability as fundamentally measurement-limited and motivate discrimination-enhanced induced-coherence imaging and sensing.
• Abstract（参考訳）: 我々は、干渉可視性と不明瞭な量子状態判別の最適性能をリンクすることにより、誘導コヒーレンス干渉計における波動-粒子相補性の直接的操作的解釈を確立する。 低利得Zou-Wang-Mandel干渉計では、2つのSPDC結晶のアイドラーモードが非直交的かつ結晶的マーカー状態として作用し、単光子視認性は最適イバノビック-ディケス-ペレス(IDP)戦略の最小不確定確率と等しいことを示す。 本研究の結果から, 干渉計による波動-粒子の双対性は, アイドラー上のゼロエラー判別における最適度の測定によって制限されるのではなく, 可視性のみから推定される以上の識別性を予測する実験的に検証可能な結果が得られた。 熱雑音の存在下では、階層式 $V \le F(ρ_A,ρ_B) \le P_I^{\mathrm{opt}}$ を導出し、可視性、忠実性、最適識別をリンクする。 これらの結果から,識別性は基本的に測定に制限され,識別に強化された誘導コヒーレンスイメージングとセンシングを動機付けていると考えられる。

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