propagating 微子光子的 computed tomography

传播光子是分布式量子信息和纠缠的关键链路。了解其 Wigner 函数不仅使其可作为主动信息载体部署使用，还能在光子被动泄漏出量子处理单元时提供错误诊断。虽然 standing wave（驻波）的 Wigner 函数表征方法已为人所熟知，但对传播 microwave 光子进行表征需要过度放大噪声的后处理室温信号。本文展示了一种无放大方式对传播 microwave 光子进行 Wigner 函数断层扫描（CT）的实现方法，采用基于电阻加热效应的 superconductor-normal-metal-superconductor bolometer。通过引入双场干涉功率检测，bolometer 充当灵敏且宽带的正交探测器，对输入场在毫开尔文温度下以所选角度进行采样，且无额外噪声。我们采用医学影像中的 computed tomography（CT）原理，实现 Wigner 函数 CT，通过组合不同投射角度的正交直方图，演示其对 single-photon 水平的 Gaussian 态的实现。压缩感知和神经网络进一步将投射数缩减至三个，而不影响重构质量。这些结果解决了 characterizes propagating microwave 光子在超导量子网络中长期存在的挑战，为实时量子错误诊断和纠错开辟了新道路。