利用零均值高斯态与部分光子数分辨探测不可制备任意非高斯态
量子物理
2021-12-17 v3
摘要
高斯态与测量 collectively 并非量子计算足够强大的资源，因为任何高斯动力学均可被经典高效模拟。然而，已知任意一个非高斯资源——无论是态、酉操作还是测量——与高斯酉操作结合，即可构成通用量子资源。光子数分辨（PNR）探测作为一种易于实现的非高斯测量，一直是试图为通用量子处理制备非高斯态的常用工具。在本文中，我们考虑对零均值纯多模高斯态的部分模式进行 PNR 探测，以在未探测模式上预示目标非高斯态。其动机在于使用压缩真空态与无源线性光学可轻松可扩展地制备零均值高斯态。我们计算了实际预示态与目标态之间保真度的上界。我们发现当目标态为多模相干猫基簇态（一种足以用于通用量子计算的资源）时，该保真度上界为 。这证明了存在用此方法无法制备的非高斯态。我们的保真度上界是一个简单表达式，仅依赖于以光子数基表示的目标态，可应用于其他感兴趣的非高斯态。
引用
@article{arxiv.1909.03498,
title = {Non-producibility of arbitrary non-Gaussian states using zero-mean Gaussian states and partial photon number resolving detection},
author = {Christos N. Gagatsos and Saikat Guha},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.03498},
year = {2021}
}
备注
Revised version which now considers state engineering based on partial PNR detection, which subsumes subtraction and addition of photons. Said generalization allowed for cleaner and easier mathematical derivations. Appendix was taken from arXiv:2108.08290, co-authored by present authors and collaborators. Comments welcome and appreciated