論文の概要: Partial-coherence weak measurement of polarization qubits with a temporal pointer: theory and experiment

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.14954v1
• Date: Sat, 10 Oct 2026 14:25:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-20 03:13:44.277386
• Title: Partial-coherence weak measurement of polarization qubits with a temporal pointer: theory and experiment
• Title（参考訳）: 時間ポインターを用いた偏極量子ビットの部分コヒーレンス弱測定:理論と実験
• Abstract要約: 時間的ポインターを持つ偏極量子ビットの弱測定は、弱値のキャラクタリゼーションへの直接的な経路を提供する。 我々は、非一貫性とコヒーレント(理想的)な測定限界を補間する、選択後時間シフトの閉形式式を導出する。 パルスリードエッジを内部校正したスムーズな導波路から時間シフトを抽出し、10ns光パルスで数秒精度に達する。
• 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: Weak measurement has proven useful for metrology, for probing quantum paradoxes, and for the direct measurement of quantum states. Weak measurements of polarization qubits with temporal pointers provide a direct route to weak-value characterization, including in regimes where the pointer is only partially coherent. We derive a closed-form expression for the post-selected temporal shift that interpolates between the incoherent and coherent (ideal) weak-measurement limits through a single parameter $ν$, the pointer visibility. The expression is experimentally tested for a range of polarization states spanning three trajectories corresponding to rotations about the principal axes of the Poincaré sphere. Two of the trajectories provide parameter-free benchmarks, with the real part of the weak value following $\cos^2θ$ and $1/2$. In contrast, the weak value along the third trajectory is sensitive to incoherence and is well described by the single-parameter partial-coherence model, from which a reduced pointer visibility is obtained. Time shifts are extracted from the smoothed derivative of the pulse leading edge with internal calibration, reaching few-picosecond precision on 10 ns optical pulses using commercial components. The same apparatus also gives qualitative access to the imaginary quadrature through the frequency centroid, showing that temporal weak measurements remain accessible and quantitative in partially coherent pulsed systems.
• Abstract（参考訳）: 弱測定は量子論、量子パラドックスの探索、および量子状態の直接測定に有用であることが証明されている。 時間的ポインターを持つ偏極量子ビットの弱測定は、ポインターが部分的にコヒーレントな状態を含む弱値特徴づけへの直接的な経路を提供する。 我々は、単パラメータ$ν$, ポインタ可視性を通じて、非一貫性とコヒーレント(理想)弱測定限界を補間する、選択後時間シフトの閉形式式を導出する。 この式は、ポアンカレ球の主軸の回転に対応する3つの軌道にまたがる様々な偏極状態に対して実験的に試験される。 2つのトラジェクトリはパラメータフリーなベンチマークを提供し、弱値の真の部分は$\cos^2θ$ と $1/2$ に従う。 対照的に、第3軌跡に沿った弱値は不整合に敏感であり、単パラメータ部分コヒーレンスモデルによりよく説明され、より少ないポインター可視性が得られる。 内部キャリブレーションによるパルスリードエッジのスムーズな微分から時間シフトを抽出し、商用成分を用いて10ns光パルス上で数ピコ秒精度に達する。 同じ装置は、周波数セントロイドを通して虚二次体への定性的アクセスを与え、時間的弱測定が部分的にコヒーレントなパルス系においてアクセス可能で定量的であることを示した。

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