ИСТИНА

В последнее время в области квантовой информации и квантовой связи всё больший интерес вызывает использование состояний высокой размерности. Например, кодирование квантовой информации посредством высокоразмерных состояний помимо простого увеличения информационной ёмкости канала связи ведёт к повышению уровня допустимых ошибок и, следовательно, увеличивает стойкость к шумам в канале. При практической реализации устройств обработки и передачи квантовой информации требуется постоянная диагностика с целью проверки соответствия между реальным устройством и теоретической моделью. Квантовая томография является инструментом для решения этой задачи. Высокая размерность ведёт к большому числу измерений исследуемой системы, необходимому для однозначного определения её состояния, и, соответственно, к затратам времени на их проведение. Целью данного проекта является разработка новых протоколов высокоразмерной квантовой томографии, которые позволят уменьшить количество измерений исследуемой системы. Почти во всех ранее предложенных протоколах для этой цели использовалась априорная информация о состоянии как, например, ранг матрицы плотности квантовой системы. На практике зачастую, до выполнения самой томографии, такой информации нет в распоряжении. В рамках данного исследовании будут рассмотрены безаприорные методы, в которых набор измерений адаптивно подстраивается под исследуемое состояние.

Recently, in the field of quantum information and quantum communication, the usage of high-dimensional states is of rising interest. For example, coding of quantum information by means of high-dimensional states, in addition to simply increasing the information capacity of the communication channel, increases a level of allowable errors and, consequently, robustness to noise in the channel. When practical devices for quantum information processing and communication are implemented, constant diagnostics are required to verify the correspondence between the real device and its theoretical model. Quantum tomography is a tool for solving this problem. High dimension leads to a large number of measurements of the investigated system to unambiguously determine its state and, correspondingly, to the time required to perform them. The aim of this project is to develop new protocols for high-dimensional quantum tomography, which reduce the number of different measurements. Almost in all previously proposed for this purpose protocols, a priori information about the state was used, e.g. the rank of the quantum system density matrix. In practice, before the tomography is performed, such information is often not available. In this project, non-a priori methods will be considered, in which measurements sequentially adapt to the investigated state.

1. Будет разработан протокол томографии на базе сжатого считывания и адаптивных измерений, который позволит томографировать состояния/процессы любого ранга без априорной информации о ранге. 2. Будет произведено сравнение разработанного протокола с уже известными из литературы методами сжатого считывания в численных симуляциях и эксперименте. Для применения традиционных методов информация о ранге будет получена в ходе полной томографии. Ожидается уменьшение необходимого числа различных измерений по сравнению с существующими подходами за счёт адаптивного выбора измерений. По результатам проекта планируется написание двух статей, а также выступление с докладами на нескольких международных конференциях.