論文の概要: Experimental Quantum State Tomography of Multimode Gaussian States
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21380v1
- Date: Sun, 22 Mar 2026 19:50:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.390191
- Title: Experimental Quantum State Tomography of Multimode Gaussian States
- Title（参考訳）: 多モードガウス状態の量子状態トモグラフィ
- Authors: Chan Roh, Geunhee Gwak, Young-Do Yoon, Young-Sik Ra,
- Abstract要約: マルチモードガウス状態は量子情報技術のための汎用的な資源である。
このような状態の大規模生成の最近の進歩は、スケーラブルな量子技術にとって重要な要素となっている。
本稿では,多モードガウス状態に対する最大線量推定に基づく信頼性と効率的なトモグラフィー手法を提案する。
- 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: Multimode Gaussian states are a versatile resource for quantum information technologies and have been realized across a wide range of physical platforms. Recent progress in the large-scale generation of such states provides a key ingredient for scalable quantum technologies. Despite the importance of accurately characterizing these states, conventional tomography methods are often impractical because they require large sample sizes and can yield unphysical states. Here we present a reliable and efficient tomography method for multimode Gaussian states based on maximum-likelihood estimation. By directly operating on covariance matrices, the method avoids the exponential overhead associated with density-matrix reconstruction. We consider two commonly used detection schemes--single and joint homodyne detection--and systematically analyze the reconstruction performance. Our method outperforms conventional approaches by ensuring physical covariance matrices and achieving better agreement with the true states. To demonstrate the experimental applicability of the method, we experimentally generate various multipartite entangled states--six-mode graph states with different connectivity, a six-mode GHZ state, and a fully connected ten-mode graph state--and reconstruct their covariance matrices. Using the reconstructed covariance matrices, we quantify fidelities, detect entanglement, and reveal the multimode structure of squeezing and noise. Our technique offers a practical diagnostic tool for developing scalable quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: マルチモードガウス状態は量子情報技術の汎用的な資源であり、様々な物理プラットフォームで実現されている。
このような状態の大規模生成の最近の進歩は、スケーラブルな量子技術にとって重要な要素となっている。
これらの状態を正確に特徴づけることの重要性にもかかわらず、従来のトモグラフィー法は大きなサンプルサイズを必要とし、非物理的状態が得られるため、しばしば実用的ではない。
本稿では,多モードガウス状態に対する最大線量推定に基づく信頼性と効率的なトモグラフィー手法を提案する。
共分散行列を直接操作することにより、密度行列再構成に伴う指数的オーバーヘッドを回避することができる。
本稿では,2つの一般的な検出手法について考察し,再構成性能を体系的に解析する。
本手法は, 物理共分散行列の確保と, 実状態との整合性の向上により, 従来の手法よりも優れる。
提案手法の実験的適用性を実証するために,異なる接続性,6モードのGHZ状態,および完全に接続された10モードのグラフ状態を持つ6モードのグラフ状態と,その共分散行列を再構成する多部交絡状態を実験的に生成する。
再構成された共分散行列を用いて、忠実度を定量化し、絡み合いを検出し、スキューズとノイズの多重モード構造を明らかにする。
我々の技術は、スケーラブルな量子技術を開発するための実用的な診断ツールを提供する。
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