論文の概要: Wigner functions, negativity volumes, and experimental generation of Pegg-Barnett phase-operator eigenstates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.23086v1
• Date: Sat, 25 Apr 2026 00:43:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-28 17:12:07.146878
• Title: Wigner functions, negativity volumes, and experimental generation of Pegg-Barnett phase-operator eigenstates
• Title（参考訳）: ペッグ・バーネット位相演算固有状態のウィグナー関数、負性体積、および実験的生成
• Authors: Hiroo Azuma,
• Abstract要約: ペッグ・バーネット相の固有状態の非ガウス性について検討する。 本稿では、これらの固有状態を生成し、その非ガウス性の起源として単光子検出を同定する量子光学回路を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: In this paper, we study the non-Gaussianity of the eigenstates of the Pegg-Barnett phase observable. By computing the Wigner functions of the eigenstates, we confirm that they take negative values in specific regions of the phase space. The Pegg-Barnett phase-operator eigenstates lie on a finite-dimensional Hilbert space. Thus, we examine how their negativity volumes depend on the dimension of the Hilbert space. Moreover, we present a quantum-optical circuit that generates these eigenstates and identify single-photon detection as the origin of their non-Gaussianity. To investigate a more realistic experimental implementation, we introduce imperfect single-photon detectors with non-unit efficiency into the circuit and evaluate the dependence of the detection probability, the output-ideal fidelity, and the negativity volume of the approximate eigenstate output from the circuit on the detector efficiency. Finally, as a practical application, we consider a phase-estimation experiment of an arbitrary unknown state by injecting both the unknown state and a known Pegg-Barnett eigenstate into a 50-50 beam splitter and individually counting the numbers of photons emitted from its two output ports.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,ペッグ・バーネット相の固有状態の非ガウス性について考察する。 固有状態のウィグナー関数を計算することにより、位相空間の特定の領域において負の値を取ることを確認した。 ペッグ・バーネット位相作用素固有状態は有限次元ヒルベルト空間上に存在する。 したがって、それらの負の体積がヒルベルト空間の次元に依存するかを検討する。 さらに,これらの固有状態を生成し,その非ガウス性の起源として単一光子検出を同定する量子光学回路を提案する。 より現実的な実験的な実装を検討するため、回路に非単位効率の完全な単光子検出器を導入し、回路から出力される近似固有状態の検出確率、出力イデアル忠実度、負の体積が検出効率に与える影響を評価する。 最後に,未知の状態と既知のペッグ・バーネット固有状態の両方を50-50ビームスプリッタに注入し,その2つの出力ポートから放出される光子の数を個別にカウントすることにより,任意の未知状態の位相推定実験を考える。

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