論文の概要: Optimal local oscillators for the homodyne detection of multiphoton states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28133v1
• Date: Wed, 23 Sep 2026 13:56:42 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-25 00:05:18.052576
• Title: Optimal local oscillators for the homodyne detection of multiphoton states
• Title（参考訳）: 多光子状態のホモダイン検出のための最適局所発振器
• Abstract要約: 最適LOを求めることは、JSAの主要なユニタリ固有ペアの計算と等価であることを示す。 HOSVDを用いて最適なホモダインの可視性と勾配に基づく最適化を初期化する。 これらの結果は、光子数状態の現実的な源を持つホモダイン検出実験のためのLOを設計するための実用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: We propose a framework for optimizing pulsed local oscillators (LO) for homodyne detection of multiphoton-number states by exploiting the tensor structure of their joint-spectral amplitude (JSA). We show that finding the optimal LO is equivalent to computing the JSA tensor's leading unitary eigenpair and that the factor matrices of the JSA's Tucker higher-order singular value decomposition (HOSVD) coincide with the Schmidt modes of the photon number state's single-particle reduced density matrix. We use the HOSVD to bound the optimal homodyne visibility and to initialize gradient based optimization. In simulated JSAs, weakly correlated, few-mode states reach near-unity visibility, with the leading HOSVD mode being the optimal LO, while strongly correlated, multimode states require full optimization and saturate below unit visibility even at the true optimum. These results offer a practical route to design LOs for homodyne detection experiments with realistic sources of photon-number states, which contributes to the practical implementation of sources of non-Gaussian quantum states.
• Abstract（参考訳）: 本研究では,その共振振幅(JSA)のテンソル構造を利用して,多光子数状態のホモダイン検出のためのパルス局所発振器(LO)を最適化する枠組みを提案する。 最適LOを求めることは、JSAテンソルの主ユニタリ固有ペアの計算と等価であり、JSAのタッカー高次特異値分解(HOSVD)の係数行列は、光子数状態の単粒子還元密度行列のシュミットモードと一致することを示す。 HOSVDを用いて最適なホモダインの可視性と勾配に基づく最適化を初期化する。 シミュレーション JSA では、弱相関の少数モード状態は、HOSVD モードが最適 LO であるが、強い相関を持つマルチモード状態は、真の最適点においても完全な最適化と単位可視度以下の飽和を必要とする。 これらの結果は、光子数状態の現実的な源を持つホモダイン検出実験のためにLOを設計する実用的な方法を提供し、非ガウス量子状態の源の実践的な実装に寄与する。

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