論文の概要: Rigorous characterization of continuous-variable quantum states via optical parametric amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.17023v1
- Date: Sun, 19 Jul 2026 01:22:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-21 18:48:37.339379
- Title: Rigorous characterization of continuous-variable quantum states via optical parametric amplifiers
- Title（参考訳）: 光パラメトリック増幅器による連続可変量子状態の剛性評価
- Authors: Manthan Badbaria, Fumiya Hanamura, Maxime Garnier, Ulysse Chabaud, Rajveer Nehra,
- Abstract要約: 損失耐性評価と認証のための統合フレームワークを導入する。
我々は、星級証人やウィグナー負性を通じて非ガウス性を直接定量化する認証フレームワークを開発する。
本手法は, 損失耐性測定, 状態トモグラフィ, および非状態認証を, 1つの実験的にアクセス可能なフレームワークに統一することにより, ますます複雑化する状態を検証するための実践的な経路を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Characterizing non-Gaussian quantum states is of paramount importance for continuous-variable quantum information processing, yet conventional homodyne-measurement-based state tomography remains limited by optical loss, detector efficiency, and measurement bandwidth. Here, we introduce an integrated framework for loss-tolerant characterization and certification using high-gain phase-sensitive optical parametric amplification and power measurements. Our computationally efficient semidefinite programming approach enables faithful reconstruction of parity-symmetric quantum states from amplified quadrature measurements while substantially relaxing detector-efficiency requirements and increasing the measurement bandwidth. We further develop a certification framework that directly quantifies non-Gaussianity via stellar-rank witnesses and Wigner negativity, using the same quadrature-power measurements. We demonstrate the efficacy of the proposed framework through both simulated and experimental data for representative quantum states, including single-photon, Schrodinger cat, and Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP) states. By unifying loss-tolerant measurements, state tomography, and nonclassical-state certification within a single experimentally accessible framework, our approach provides a practical pathway toward verifying increasingly complex states and can be readily implemented with current quantum photonic technologies.
- Abstract（参考訳）: 非ガウス量子状態の特徴付けは、連続可変量子情報処理において最重要であるが、従来のホモダイン測定に基づく状態トモグラフィは、光学損失、検出器効率、測定帯域幅によって制限されている。
本稿では、高利得位相感度光パラメトリック増幅と電力測定を用いた耐損失性評価と認証のための統合フレームワークを提案する。
計算効率のよい半定値計画法により、増幅された2次測定からパリティ対称量子状態の忠実な再構成が可能であり、検出器効率の要求を大幅に緩和し、測定帯域幅を増大させることができる。
さらに、同じ二次パワー測定を用いて、星級証人やウィグナー負性を通じて非ガウス性を直接定量化する認証フレームワークを開発する。
本稿では, 単一光子, シュロディンガー・キャット, ゴッテマン・キタエフ・プレスキル(GKP)状態を含む代表量子状態のシミュレーションおよび実験データを用いて, 提案フレームワークの有効性を実証する。
損失耐性測定,状態トモグラフィ,非古典的状態認証を1つの実験的な枠組みで統一することにより,本手法はますます複雑化する状態を検証するための実践的な経路を提供し,現在の量子フォトニクス技術で容易に実装できる。
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