Designing the unambiguous discriminator from the one -photon interferometer
Xiaohua Wu, Yu Shaolan, Zhou Tao
在本文中，我们将证明量子态的明确鉴别问题可以通过将其归结为已知的量子态滤波问题来解决。
In this paper, we shall show that the question of quanum state unambiguous discrimination can be solved by reducing it to the known problem of quantum states filtering.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Unambiguous discrimination between mixed quantum states based on programmable quantum state discriminators
本文讨论了混合量子态的无二义性可编程开关的设计问题。证明了不存在具有两个程序寄存器和一个数据寄存器的混合量子态通用无二义性可编程寄存器。然而，我们发现，我们可以使用的想法，可编程量子点明确区分混合量子态。研究表明，除了某些特殊情况外，当判别成功率达到上界时，采用这种判别方法的判别成功率要比不采用这种判别方法的判别成功率高。
Universal programmable devices for unambiguous discrimination
讨论了在$m$维希尔伯特空间中，对任意$n$未知量子态设计无二义性可编程鉴别器的问题.寄存器是一种固定的测量，它有两种输入寄存器：程序寄存器和数据寄存器。程序寄存器由$n$状态组成，而数据寄存器在其中准备。寄存器的任务是告诉我们存储在程序寄存器中的哪个状态与数据寄存器中的状态等价。首先，我们给出了一个判定无模糊可编程可编程逻辑器件的充分必要条件。然后，如果$m=n$，我们提出了一个最佳的明确的可编程的可编程逻辑器件，在这个意义上最大限度地提高最坏情况下的成功概率。最后，我们提出了一个通用的明确的可编程的任意$n$的量子态的可编程控制器。我们还展示了如何使用这个普遍的歧视明确区分混合状态。
Two unknown states can be unambiguously distinguished by a universal programmable discriminator, which has been widely discussed in previous works and the optimal solution has also been obtained. In this paper, we investigate the programmable unambiguous discriminator between two unknown "latitudinal" states, which lie in a subspace of the total state space. By equivalence of unknown pure states to known average mixed states, the optimal solution for this problem is systematically derived, and the analytical success probabilities for the optimal unambiguous discrimination are obtained. It is b…
Success probabilities for universal unambiguous discriminators between unknown pure states
一个通用的可编程的可编程逻辑控制器可以执行两个未知状态之间的歧视，和最佳的解决方案，可以通过歧视的两个平均值之间的均匀分布的未知输入纯状态，这已经被广泛讨论在以前的工作。在本文中，我们考虑的最佳通用可编程无歧义鉴别器的成功概率时，适用于纯输入状态。更精确地说，利用通用鉴别器的最优度量算子表达式，得到了成功概率的分析结果，发现当两个程序寄存器中的拷贝数相等时，成功概率与维数d无关.当程序寄存器（数据寄存器）中的拷贝数趋于无穷大时，可编程无模糊判别的成功概率可以渐近地接近通常的无模糊判别（状态比较）的成功概率。
Optimal universal programmable detectors for unambiguous discrimination
讨论了m维希尔伯特空间中任意n个未知量子态的无模糊可编程鉴别器的设计问题。ADC是一种固定的测量，有两种输入寄存器：程序寄存器和数据寄存器。数据寄存器中的量子态是用户想要识别的，其被确认为在程序寄存器中的n个状态中。寄存器的任务是告诉用户存储在程序寄存器中的状态与数据寄存器中的状态等价。首先，我们给出了一个判定无模糊可编程可编程逻辑器件的充分必要条件。然后，如果$m=n$，我们提出了一个最佳的明确的可编程的可编程逻辑器件，在这个意义上最大限度地提高最坏情况下的成功概率。最后，我们提出了一个适用于任意n个量子态的通用无模糊可编程控制器。
A universal programmable quantum state discriminator that is optimal for unambiguously distinguishing between unknown states
我们构造了一个可以明确区分两个未知量子态的装置。未知状态被提供作为程序寄存器的输入或程序，并且保证在存储在程序寄存器中的状态之一中准备的第三系统被馈送到设备的数据寄存器中。然后，设备将以一定的成功概率告诉我们数据寄存器中的未知状态是否与存储在第一或第二程序寄存器中的状态匹配。我们表明，最佳的设备，我。e.最大化成功概率的方法是通用的。它不依赖于我们希望区分的实际未知状态。
When a photon is detected after passing through an interferometer one might wonder which path it took, and a meaningful answer can only be given if one has the means of monitoring the photon's whereabouts. We report the realization of a single-photon experiment for a two-path interferometer with path marking. In this experiment, the path of a photon ("signal") through a Mach--Zehnder interferometer becomes known by unambiguous discrimination between the two paths. We encode the signal path in the polarization state of a partner photon ("idler") whose polarization is examined by a three-outcome…
The quantum superposition principle implies that a particle entering an interferometer evolves by simultaneously taking both arms. If a non-destructive, minimally-disturbing interaction coupling a particle property to a pointer is implemented on each arm while maintaining the path superposition, quantum theory predicts that, for a fixed state measured at the output port, certain particle properties can be associated with only one or the other path. Here we report realization of this prediction through joint observation of the spatial and polarization degrees of freedom of a single photon in th…
Unambiguous discrimination between two unknown qudit states
考虑了在$n$维（$n\geqslant2$）希尔伯特空间中两个未知量子态之间的无歧义区分.通过将未知纯态等价于已知混合态，并利用Jordan基方法，证明了判别两未知态的最佳成功概率与维数$n$无关.我们还给出了一个计划的物理实现的可编程状态的识别，明确区分两个未知的状态与最佳的成功概率。
Programmable discriminator of coherent states - experimental realization
本文介绍了最近提出的相干态无模糊识别的光学实现方法。我们的系统作为一个可编程的两个，在一般非正交弱相干态之间。操作原理在于三个光束的干涉-两个程序状态和一个未知的相干状态，其可以等于两个程序状态中的任何一个。实验是基于纤维光学。其结果证实了理论预测和实验设置可以直接扩展到更高数量的程序状态。
Group-theoretic approach for multi-copy programmable discriminators between two unknown qudit states
两个未知状态的判别可以通过一个通用的可编程逻辑控制器来完成，其中两个可能状态的副本分别存储在两个程序系统中，而我们要确认的数据副本则提供在数据系统中。在本文中，我们提出了一个群体理论的方法来解决多副本可编程状态判别问题。通过将未知纯态等价于已知混合态，利用U（n）群的表示理论，构造Jordan基，得到了最优无模糊判别和最小误差判别的解析结果.得到了用于无模糊判别的POVM算子和用于最小误差判别的正交测量算子。我们发现区分平均输入混合态的最优失效概率和最小误差概率依赖于未知量子态的维数。我们应用该方法将He和Bergou（Phys. Rev. A { \bf 75}，032316（2007））的结果从量子比特推广到量子比特的情况，并进一步解决了程序和数据系统中具有未知状态的任意副本的可编程判别器的问题.
Universal discriminator for completely unknown optical qubits
我们提出了一个实验装置，能够明确区分任何一对线性独立的单光子偏振量子比特，我们没有任何知识，除了这些未知状态的额外一对作为参考。该装置由光学CNOT门、弱交叉克尔非线性、Bell态分析器等线性光学元件构成，将未知的三光子输入态转换为相应的单光子态，并由线性光学电路进行确定性处理。通过这种设置实现了对未知状态的最佳区分。
Programmable quantum state discriminator by Nuclear Magnetic Resonance
本文利用核磁共振实现了一种可编程量子态探测器。我们使用两个量子位自旋1/2系统，一个用于数据量子位，一个用于辅助（程序）量子位。该设备对关于固定状态对称定位的数据量子位的状态对进行明确的（无误差）区分。该装置用于区分线偏振态和椭圆偏振态。通过适当地准备辅助量子比特来实现成功鉴别的最大概率。研究还表明，鉴别概率依赖于协议幺正算符的角度和数据量子比特态的椭圆率。
Experimental Demonstration of Optimal Unambiguous State Discrimination
我们首次完整地证明了非正交量子态之间的无歧义态鉴别。利用一种新型的自由空间干涉仪，我们实现了对两个非正交光态的最佳量子测量方案，称为Ivanovic-Dieks-Peres（IDP）测量。我们第一次获得了这一衡量的所有三种可能结果。这个广义测量方案的所有方面，包括其优于标准冯诺依曼测量，已被证明在1.5%的IDP预测。
Programmable unknown quantum-state discriminators with multiple copies of program and data: A Jordan basis approach
对任意一对未知量子态的鉴别是由处理三部分输入的设备来执行的：我们要鉴别的一对未知态的副本分别存储在两个程序系统中，而数据的副本则存储在第三个系统中，该数据被保证是未知态之一。我们研究了这样的可编程器件的效率与输入准备与$n$和$m$副本的未知量子位用作程序和数据，分别。通过找到一个对称的平均输入，我们应用约旦基方法来获得他们的最佳明确的歧视和最小误差的歧视计划。最优解的平均输入状态的先验概率的依赖性也被证明。
Optimal unambiguous discrimination between subsets of non-orthogonal quantum states
众所周知，在非正交但线性独立的量子态之间的明确区分是可能的，具有一定的成功概率。在这里，我们考虑这个问题的一个变体。我们将只区分其中的两个子集，而不是区分所有不同的状态。特别是，对于三个非正交状态的情况下，我们表明，最佳的策略，以区分一组包含一个状态的集合包含其他两个具有更高的成功率比，如果我们希望区分所有三个状态。有些令人惊讶的是，为了明确的区分，子集不需要线性独立。一个完全解析的解决方案，我们还展示了如何构建广义干涉仪（多端口），提供了一个光学实现的最佳策略。
Optimum unambiguous discrimination among linearly-independent non-orthogonal quantum states and its optical realization
通过将非正交量子态的集合映射到正交量子态的集合上，可以解决在非正交但线性独立的量子态之间明确区分的问题，然后可以无误差地区分正交量子态。这样的非幺正变换可以有条件地在量子系统上进行;幺正变换在一个更大的系统上进行，其中感兴趣的系统是一个子系统，测量被执行，如果获得了正确的结果，那么所需的非幺正变换将在子系统上进行。我们将展示如何构建广义干涉仪（多端口），当结合一些输出端口上的测量，实现这种类型的非酉变换。输入状态是单光子状态，其中光子被分成几种模式。讨论了区分三个非正交状态的一些明确的例子，并给出了最佳区分这些状态的网络。
Programmable quantum state discriminators with simple programs
我们描述了一类可以区分两个量子态的可编程器件。我们考虑两种情况。在第一种情况下，这两种状态都是未知的。每个未知状态的一个副本被提供作为两个程序寄存器的输入或程序，并且保证在一个程序状态中准备的数据状态被馈送到设备的数据寄存器中。然后，该设备将以最佳方式告诉我们，存储在程序寄存器中的哪个模板与数据状态匹配。在第二种情况下，我们知道其中一个状态，而另一个状态未知。未知状态的一个副本被馈送到单个程序寄存器中，并且保证在程序状态或已知状态中准备的数据状态被馈送到数据寄存器中。然后，设备将再次以最佳方式告诉我们数据状态是否与模板匹配或是否为已知状态。我们确定两种类型的最佳设备。第一个执行最小误差的歧视，第二个执行最佳的明确的歧视。在所有情况下，我们首先处理数据状态只有一个副本的简单问题，然后将处理推广到n个副本。与其他工作相比，我们发现，提供n > 1个副本的数据状态产生更高的成功概率比提供n > 1个副本的程序状态。
Experimental realization of Wheeler's delayed-choice GedankenExperiment
波粒二象性的量子“无法消失的奥秘”（用费曼的话来说）在惠勒的延迟选择格丹肯实验中得到了惊人的说明。在这个实验中，在单光子脉冲进入干涉仪后，选择双光路干涉仪的配置：干涉仪是\textit{closed}（\textit{i.e.}，两条光路重新组合）并观察到干涉，或者干涉仪保持\textit{open}并测量光子遵循的路径。我们报告了一个几乎理想的实现，Gedanken实验，其中的光脉冲是真正的单光子，允许明确的哪种方式的测量，和干涉仪，它有两个空间分离的路径，产生高可见度的干涉。在测量“开放”或“封闭”配置之间的选择是由量子随机数发生器做出的，并且在相对论意义上与光子进入干涉仪类似空间分离。在封闭配置中的测量显示干扰的可见性为94%，而在开放配置中的测量允许我们以低于1%的错误概率确定所遵循的路径。
Towards Quantum Telescopes: Demonstration of a Two-Photon Interferometer for Quantum-Assisted Astronomy
针对经典光学干涉测量长基线扩展成本高、角分辨率受限的问题，提出无需站点间光学链路的新型双光子干涉仪，台式模拟实验验证了光子对探测的相关性，为大幅提升干涉基线和天体测量精度开辟新路径。
Which-crystal information and wave-particle duality in induced-coherence interferometry
该研究通过分析诱导相干干涉仪中的波粒二象性，展示了最优量子决策策略在光子源事件推断中的作用。
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