論文の概要: Quantum phase estimation for nondestructive monitoring and Wigner tomography of bosonic fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.20787v1
- Date: Fri, 21 Aug 2026 06:59:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-24 14:49:32.428353
- Title: Quantum phase estimation for nondestructive monitoring and Wigner tomography of bosonic fields
- Title（参考訳）: 非破壊モニタリングのための量子位相推定とボゾン場のウィグナートモグラフィ
- Abstract要約: 量子位相推定はボゾン場の非破壊測定ツールとして利用できることを示す。
このプロトコルは、ボゾン場の非破壊モニタリングと状態トモグラフィへの統一された経路を提供する。
- 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: Quantum phase estimation is usually introduced as an algorithmic primitive for extracting eigenphases of unitary operators. Here we show that, when implemented through a dispersive light-matter interaction, it can also be used as a nondestructive measurement tool for bosonic fields. We consider a bosonic mode coupled to a multi-qubit register and calibrate the photon-number dependent phase shifts so that the register performs a number-resolved quantum phase estimation readout. Repeating this readout during dissipative evolution enables nondestructive monitoring of photon-number dynamics. We then show that the same readout can be converted into a Wigner tomography reconstruction by applying phase-space displacements before the quantum phase estimation block. Numerical reconstructions for Fock, coherent, and even/odd Schrödinger cat states show the expected nonclassical phase-space structures and near-unity Wigner overlap fidelities. The protocol provides a unified route to nondestructive monitoring and state tomography of bosonic fields, with direct relevance for bosonic-state characterization, calibration, and control in superconducting quantum architectures.
- Abstract（参考訳）: 量子位相推定は通常、ユニタリ作用素の固有位相を抽出するアルゴリズムプリミティブとして導入される。
ここでは, 分散光-物質相互作用によって実装された場合, ボソニックフィールドの非破壊測定ツールとしても使用できることを示す。
マルチキュービットレジスタに結合したボソニックモードを考慮し、光子数依存位相シフトをキャリブレーションして、レジスタが数分解量子位相推定読み出しを実行する。
散逸進化中にこの読み出しを繰り返すことで、光子数ダイナミクスの非破壊的なモニタリングが可能になる。
次に、量子位相推定ブロックの前に位相空間変位を適用することにより、同じ読み出しをウィグナートモグラフィ再構成に変換することができることを示す。
Fock, coherent, and even/odd Schrödinger cat state の数値的な再構成は、期待される非古典的な位相空間構造と、ほぼ一様ウィグナーの重なり具合を示す。
このプロトコルは、ボゾン場の非破壊モニタリングと状態トモグラフィへの統一された経路を提供し、超伝導量子アーキテクチャにおけるボゾン状態の特性、キャリブレーション、制御の直接的な関連性を提供する。
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