Repositorio
Institucional

Medendorp, Z. E. D.

Torres-Ruiz, F. A.

Shalm, L. K.

Tabia, G. N. M.

Fuchs, C. A.

Steinberg, A. M.

Experimental characterization of qutrits using symmetric informationally complete positive operator-valued measurements

AMER PHYSICAL SOC

PHYSICAL REVIEW A

en

Generalized quantum measurements [also known as positive operator-valued measures (POVMs)] are of great importance in quantum information and quantum foundations but are often difficult to perform. We present an experimental approach which can in principle be used to perform arbitrary POVMs in a linear-optical context. One of the most interesting POVMs, the symmetric informationally complete (SIC) POVM, is the most compact set of measurements that can be used to fully describe a quantum state. We use our technique to carry out the first experimental characterization of the state of a qutrit using SIC POVMs. Because of the highly symmetric nature of this measurement, such a representation has the unique property that it permits all other measurement outcomes to be predicted by a simple extension of the classical Bayesian sum rule, making no use of complex amplitudes or Hilbert-space operators. We demonstrate this approach on several qutrit states encoded in single photons.#Las mediciones cuánticas generalizadas (también conocidas como medidas con valores de operador positivo [POVM]) son de gran importancia en la información cuántica y los fundamentos cuánticos, pero a menudo resultan difíciles de realizar. Presentamos un enfoque experimental que, en principio, permite realizar POVM arbitrarias en un contexto óptico lineal. Una de las POVM más interesantes, la POVM simétrica con información completa (SIC), constituye el conjunto de mediciones más compacto que puede utilizarse para describir completamente un estado cuántico. Empleamos nuestra técnica para llevar a cabo la primera caracterización experimental del estado de un qutrit mediante POVM SIC. Debido a la naturaleza altamente simétrica de esta medición, dicha representación posee la propiedad única de permitir predecir todos los demás resultados de medición mediante una simple extensión de la regla de suma bayesiana clásica, sin utilizar amplitudes complejas ni operadores del espacio de Hilbert. Demostramos este enfoque en varios estados de qutrit codificados en fotones individuales.

artículo original

We thank NSERC, CIFAR, FATR, CAF, QuantumWorks, US ONR Grant No. N00014-09-1-0247, and PBCT-Red 21 for support. Additional thanks go to Alan Stummer for designing the coincidence circuit, and Lee Rozema for assistance with the figures.

Agradecemos a NSERC, CIFAR, FATR, CAF, QuantumWorks, la subvención n.° N00014-09-1-0247 de la ONR de EE. UU. y PBCT-Red 21 por su apoyo. Asimismo, agradecemos a Alan Stummer por el diseño del circuito de coincidencia y a Lee Rozema por su ayuda con las figuras.

10.1103/PhysRevA.83.051801

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quantum

differentiate

cuántico

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Óptica#Otras Especialidades de la Física

Experimental characterization of qutrits using symmetric informationally complete positive operator-valued measurements

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1050-2947

51801

Optics

Physics, Atomic, Molecular & Chemical

Óptica

Física atómica, molecular y química

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WOS:000290476900003