論文の概要: Measuring the Quantum Phase of Multiphoton Systems

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.25727v1
• Date: Mon, 19 Oct 2026 03:30:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-24 12:00:02.757679
• Title: Measuring the Quantum Phase of Multiphoton Systems
• Title（参考訳）: 多光子系の量子位相の測定
• Abstract要約: 最大15個の粒子を含む多粒子系の量子位相を測定する。 我々は相補的な光子数と位相表現を再構成し、対応する数相不確実性関係を確立する。 結果は、多粒子系における量子位相を測定するための運用フレームワークを提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The quantum phase of a multiparticle system has remained a long-standing mystery in quantum physics. The absence of a phase operator that faithfully represents this physical quantity has prevented the formulation of a meaningful uncertainty relation with particle number. Here, we resolve this problem by measuring, for the first time, the quantum phase of multiparticle systems containing up to fifteen particles. We achieve this through a new quantum state tomography scheme that combines homodyne interferometry with photon-number-resolving detection. This approach enables us to reconstruct complementary photon-number and phase representations and establish the corresponding number-phase uncertainty relation. Our measurements further provide access to the mutually unbiased basis of a multiparticle system, a fundamental resource for multiparticle quantum information processing. Furthermore, we report the spatially resolved characterization of the quantum phase. These results provide an operational framework for measuring quantum phase in multiparticle systems, with implications for fundamental quantum physics and scalable multiparticle quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 多粒子系の量子相は、量子物理学における長年の謎のままである。 この物理量を忠実に表す位相演算子の欠如は、粒子数との有意義な不確実性関係の定式化を妨げている。 ここでは,最大15個の粒子を含む多粒子系の量子位相を初めて測定することにより,この問題を解決する。 我々は、ホモダイン干渉法と光子数分解検出を組み合わせた新しい量子状態トモグラフィー手法によりこれを実現できる。 このアプローチにより、相補的な光子数と位相表現を再構成し、対応する数相不確実性関係を確立することができる。 この測定により,多粒子量子情報処理の基礎資源である多粒子系の相互に偏りのない基底へのアクセスが可能となった。 さらに,空間的に解決された量子相の特性について報告する。 これらの結果は、基本量子物理学とスケーラブルな多粒子量子技術に影響を及ぼす、多粒子系における量子位相を測定するための運用フレームワークを提供する。

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