論文の概要: Opportunistic full reconstruction of 100-dimensional frequency-bin quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.03496v1
• Date: Fri, 02 Oct 2026 15:56:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-06 00:14:30.464152
• Title: Opportunistic full reconstruction of 100-dimensional frequency-bin quantum states
• Title（参考訳）: 100次元周波数ビン量子状態のオポチュニティフル再構成
• Abstract要約: 適応測定を用いた周波数ビン量子四重項のしきい値量子状態トモグラフィーを実証する。 ヒルベルト空間次元が最大$d2=100$のバイフォトン周波数コムの完全な状態推定を実験的に実証した。 この研究は、高次元フォトニック量子系を特徴づけるための計測対応アプローチの約束を裏付けるものである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.47218516042753683
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Frequency-bin encoding provides a scalable platform for photonic quantum information processing by enabling high-dimensional qudit states compatible with the telecommunications infrastructure. However, characterizing these systems remains challenging, as conventional quantum state tomography requires measurement resources that increase rapidly with dimensionality, compounded by the difficulty of implementing controllable measurements across many frequency modes at once. Here, we address these challenges and demonstrate threshold quantum state tomography of entangled frequency-bin qudits using adaptive measurements that exploit the sparsity of highly entangled biphoton frequency combs. Combined with Bayesian inference, we experimentally demonstrate full state estimation of biphoton frequency combs with Hilbert space dimensions up to $d^2=100$---a 56% increase over the previous record---all while performing a mere 1.9% of the measurements required by conventional tomographically complete approaches. This work confirms the promise of measurement-aware approaches for characterizing high-dimensional photonic quantum systems, unlocking new tools for full tomography that are hardware-efficient, state-aware, and free from a priori assumptions about state structure.
• Abstract（参考訳）: 周波数ビン符号化は、電気通信インフラと互換性のある高次元キュート状態を実現することにより、フォトニック量子情報処理のためのスケーラブルなプラットフォームを提供する。 しかし、従来の量子状態トモグラフィーでは、多くの周波数モードにまたがって制御可能な測定を実装するのが困難であるために、次元で急速に増加する測定資源を必要とするため、これらのシステムの特徴付けは依然として困難である。 ここでは、これらの課題に対処し、高度に絡み合った2光子周波数コムの空間性を利用した適応測定を用いて、絡み合う周波数ビンキューディットのしきい値量子状態トモグラフィーを実証する。 ベイズ推定と組み合わせて、ヒルベルト空間次元が最大$d^2=100$--a 56%まで増加するバイフォトン周波数コムの完全な状態推定実験を行った。 この研究は、高次元フォトニック量子システムの特徴付け、ハードウェア効率、状態認識、状態構造に関する前提条件のないフルトモグラフィーのための新しいツールのアンロックのための計測対応アプローチの約束を裏付けるものである。

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