論文の概要: Foundation Model for Unified Characterization of Optical Quantum States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.18801v1
• Date: Sun, 21 Dec 2025 16:46:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-23 18:54:32.510122
• Title: Foundation Model for Unified Characterization of Optical Quantum States
• Title（参考訳）: 光量子状態の統一評価のための基礎モデル
• Authors: Xiaoting Gao, Yan Zhu, Feng-Xiao Sun, Ya-Dong Wu, Qiongyi He,
• Abstract要約: 本稿では,光学量子状態のキャラクタリゼーションのための基礎モデルについて紹介する。 低複雑性状態に事前訓練された単一モデルは、より複雑な状態の特徴づけに直接適用することができる。 本研究は、限られた測定データから光量子状態を特徴付ける統一的な枠組みを構築した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.7783925482656489
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Machine learning methods have been used to infer specific properties of limited families of optical quantum states, but a unified model that predicts a broad range of properties for practically relevant-especially multimode non-Gaussian-states without full tomography is still lacking. Here we introduce the first foundation model for the characterization of optical quantum states across a wide range of complexity, defined by three key factors: non-Gaussianity, number of modes, and degree of squeezing. We show that a single model pretrained on low-complexity states can be directly applied to characterize states of higher complexity. With limited fine-tuning, the model adapts to downstream tasks such as predicting quantum fidelity and Wigner negativity over a broad class of experimentally relevant states, including strongly non-Gaussian Schrödinger cat states, multimode systems with up to ten modes, and highly squeezed states with squeezing levels up to 10.4dB. Our results establish a unified framework for characterizing optical quantum states from limited measurement data, enabling efficient certification of quantum states relevant to optical quantum information computation, communication and metrology.
• Abstract（参考訳）: 機械学習手法は、光学量子状態の限られたファミリーの特定の特性を推測するために使われてきたが、実際の関係性、特にマルチモード非ガウス状態に対する幅広い特性を予測する統一モデルはまだ不足している。 ここでは、非ガウス性、モード数、スクイーズ度という3つの重要な因子によって定義される、幅広い複雑性の光学量子状態のキャラクタリゼーションのための最初の基礎モデルを紹介する。 低複雑性状態に事前訓練された1つのモデルが、より複雑な状態を特徴付けるために直接適用可能であることを示す。 微調整が限定されたモデルでは、強い非ガウスのシュレーディンガー猫状態、最大10モードのマルチモードシステム、最大10.4dBのスクイーズレベルを持つ高度に絞られた状態など、幅広い種類の実験的な状態に対して量子忠実性やウィグナー負性を予測するような下流のタスクに適応する。 本研究は,光量子情報計算,通信,気象学に関連する量子状態の効率的な認証を可能にするため,限られた測定データから光量子状態を特徴付ける統一的な枠組みを構築した。

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