Quantum state tomography as a numerical optimization problem

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Datum
2020
Autor:innen
Ivanova-Rohling, Violeta N.
Burkard, Guido
Rohling, Niklas
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Zusammenfassung

We present a framework that formulates the quest for the most efficient quantum state tomography scheme as an optimization problem which can be solved numerically. This approach can be applied to a broad spectrum of relevant setups including measurements restricted to a subsystem. To illustrate the power of this method we present results for the six-dimensional Hilbert space constituted by a qubit-qutrit system, which could be realized e.g. by the N-14 nuclear spin-1 and two electronic spin states of a nitrogen-vacancy center in diamond. Measurements of the qubit subsystem are expressed by projectors of rank three, i.e., projectors on half-dimensional subspaces. For systems consisting only of qubits, it was shown analytically that a set of projectors on half-dimensional subspaces can be arranged in an informationally optimal fashion for quantum state tomography, thus forming so-called mutually unbiased subspaces. Our method goes beyond qubits-only systems and we find that in dimension six such a set of mutually-unbiased subspaces can be approximated with a deviation irrelevant for practical applications.

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Fachgebiet (DDC)
530 Physik
Schlagwörter
Quantum state tomography, numerical optimization problem
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VersionDatumZusammenfassung
2021-12-20 07:49:53
Veröffentlichung
1*
2021-01-14 10:22:01
* Ausgewählte Version