論文の概要: Operational detection of Wigner negativity in arbitrary quantum states from few copies
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.26084v1
- Date: Wed, 24 Jun 2026 17:55:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-25 17:05:30.421409
- Title: Operational detection of Wigner negativity in arbitrary quantum states from few copies
- Title（参考訳）: 少数コピーからの任意の量子状態におけるウィグナー負性の操作的検出
- Abstract要約: 我々は、ウィグナー関数の観測可能なモーメントを用いて任意の状態のウィグナー負性を検出する枠組みを開発する。
我々のフレームワークは、連続変数システムにおける非古典的リソースの特定に自然に拡張されていることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: States with negative Wigner functions form a fundamental class of nonclassical resource underlying quantum advantage. Here we develop a unified framework to detect Wigner negativity of arbitrary states using experimentally accessible moments of the Wigner function that can be estimated from a modest number of state copies. Exploiting constraints satisfied by positive phase-space distributions, we derive complementary hierarchies of negativity criteria based on $\mathcal{L}_p$-norm inequalities, log-convexity relations, and Hankel-matrix positivity, yielding increasingly powerful witnesses of Wigner negativity without full phase-space tomography. The framework further enables quantitative characterization of Wigner negativity from a small number of experimentally accessible observables. Next, we establish an exact multicopy representation of all Wigner moments as expectation values of parity-based observables, providing a practical and scalable route to their experimental estimation. We demonstrate the performance of our scheme through numerical simulations of randomized-measurement and classical-shadow protocols. Finally, we show that the framework extends naturally to identifying nonclassical resources such as bipartite and multipartite entanglement. These results establish Wigner moments as a versatile tool for the scalable detection and quantification of nonclassical resources in continuous-variable quantum systems.
- Abstract（参考訳）: 負のウィグナー函数を持つ状態は、量子優位性の基礎となる非古典的資源の基本的なクラスを形成する。
ここでは、任意の状態のウィグナー負性を検出するための統一的な枠組みを、適度な数の状態コピーから推定できるウィグナー関数の実験的にアクセス可能なモーメントを用いて開発する。
正の位相空間分布で満たされる制約を爆発させることで、$\mathcal{L}_p$-normの不等式、対数凸関係、およびハンケル・マトリクスの正則性に基づいて、相空間トモグラフィーを含まないウィグナーの負の強い目撃者を生み出す。
さらに、このフレームワークは、少数の実験的にアクセス可能な観測物からウィグナー負性性の定量的評価を可能にする。
次に、パリティに基づく可観測体の期待値として、すべてのウィグナーモーメントの正確なマルチコピー表現を確立し、実験的な推定への実践的でスケーラブルな経路を提供する。
ランダム化測度と古典シャドウプロトコルの数値シミュレーションにより,提案手法の性能を実証する。
最後に、このフレームワークは、二部類や多部類の絡み合いなどの非古典的資源の同定に自然に拡張されていることを示す。
これらの結果は、連続変数量子系における非古典的資源のスケーラブルな検出と定量化のための汎用ツールとしてウィグナーモーメントを確立する。
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