Trajectory tomography of delocalized states of two microwave cavities
Tomographie par trajectoires d'états délocalisés du champ micro-onde de deux cavités
Résumé
Quantum state estimation, or tomography, is a key component of quantum
technologies, allowing to characterise quantum operations and to extract information on the
results of quantum information processes. The usual tomography techniques rely on ideal,
single-shot measurements of the unknown state. In this work, we use a new approach, called
trajectory quantum tomography, where the quantum trajectory of each realization of the
state is recorded through a series of measurements, including experimental imperfections
and decoherence. This strategy increases the extracted amount of information and allows
to build new measurements for a set of feasible measurements.
Using the tools of cavity quantum eletrodynamics, we have prepared entangled states of
microwave photons spread on two separated modes. We have then performed a trajectory
tomography of these states, in a large Hilbert space. We have proved that this method
allows to estimate the state, to develop faster strategies for extracting information on specific
coherences of the state and to compute error bars on the components of the estimated
density matrix.
La reconstruction d’états quantiques, ou tomographie, joue un rôle central dans
les technologies quantiques, afin de caractériser les opérations effectuées et d’extraire de
l’information sur les états résultats de traitements d’information quantique. Les méthodes
répandues de tomographie reposent généralement sur des mesures idéales, effectuées une
seule fois sur chaque préparation de l’état d’intérêt. Dans ce travail, nous utilisons une
nouvelle méthode, appelée tomographie par trajectoires, qui consiste à enregistrer, pour
chaque réalisation de l’état, la trajectoire quantique suivie par le système à l’aide d’une
série de mesures successives du système, en présence d’imperfections expérimentales et de
décohérence. On extrait alors plus d’information sur l’état à reconstruire et on est capable,
à partir d’un ensemble de mesures accessibles données, de créer des mesures plus générales.
À l’aide des techniques de l’électrodynamique quantique en cavité, nous avons préparé des
états intriqués de photons micro-onde délocalisés sur deux modes distants. Nous avons
ensuite reconstruit ces états par tomographie par trajectoires, dans un espace de Hilbert
de grande dimension. Nous montrons que cette méthode permet de reconstruire l’état, de
développer des stratégies de mesure adaptées pour accélérer l’extraction d’information sur
les cohérences quantiques d’intérêt et qu’elle fournit une estimation de l’incertitude sur les
coefficients de la matrice densité reconstruite.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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