[Y.S. Teo 교수, S.U. Shringarpure 박사, 정현석 교수] 양자 차원에 대한 증거 기반 식별 프로토콜(PRL 논문 게재)
양자 차원에 대한 증거 기반 식별 프로토콜
임의의 양자 상태를 완전하게 묘사하는 작은 힐버트 공간을 식별하는 것은 효율적인 양자 정보 처리에 중요하다. 저자들은 전적으로 증거 기반이며 수집된 실험 데이터에만 의존하고 다른 가정은 전혀 사용하지 않는 일반적인 차원 식별 프로토콜을 제안하였다. 제안된 방법은 상대적 신념의 베이지안 개념을 사용하여 데이터에 따라 사후 확률이 사전 확률보다 큰 가장 작은 차원으로 상태의 유효 차원을 취한다. 상대적 신념 비율과 관련된 사후 확률은 특정 차원에 대한 약한 혹은 강한 증거가 있는지를 정량적으로 평가할 수 있게 한다. 저자들은 스펙트럼-시간 및 편광 측정을 통해 얻은 실험 데이터를 사용하여 유효 차원을 얻어 내었고, 제안된 방법의 타당성을 입증하였다.
Evidence-Based Certification of Quantum Dimensions
Identifying a reasonably small Hilbert space that completely describes an unknown quantum state is crucial for efficient quantum information processing. We introduce a general dimension-certification protocol for both discrete and continuous variables that is fully evidence based, relying solely on the experimental data collected and no other unjustified assumptions whatsoever. Using the Bayesian concept of relative belief, we take the effective dimension of the state as the smallest one such that the posterior probability is larger than the prior, as dictated by the data. The posterior probabilities associated with the relative-belief ratios measure the strength of the evidence provide by these ratios so that we can assess whether there is weak or strong evidence in favor or against a particular dimension. Using experimental data from spectral-temporal and polarimetry measurements, we demonstrate how to correctly assign Bayesian plausible error bars for the obtained effective dimensions. This makes relative belief a conservative and easy-to-use model-selection method for any experiment.
Y. S. Teo, S. U. Shringarpure, H. Jeong, N. Prasannan, B. Brecht, C. Silberhorn, M. Evans, D. Mogilevtsev, and L. L. Sánchez-Soto, Phys. Rev. Lett. 133, 050204 (2024)
https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.050204