| 講演抄録／キーワード |
| 講演名 |
2024-05-28 13:00
［ポスター講演］光子数識別器正作用素値測度凸最適化推定法 ～ 推定精度とショット雑音 ～
○吉澤明男（産総研）・福田大治（産総研/産総研/東大オペランド計測） |
| 抄録 |
（和） |
正作用素値測度は量子測定を記述する半正定値演算子の集合である．密度行列（入力状態）と半正定値演算子のトレースから各測定結果の発生確率を求めることができる．正作用素値測度は測定器の校正や性能評価に量子測定の立場から寄与するが，光子数識別器の場合，半正定値演算子の非対角成分は全て零となる．また，対角成分はk-photon-input n-photon-detectionの条件付き確率と一致する．条件付き確率から各測定結果の発生確率を求めることが可能であり，正作用素値測度を求めることと条件付き確率を求めることは等価である．但し，条件付き確率は未知であるから様々な既知の入力状態に対する測定結果の発生確率から条件付き確率を推定しなければならない．発生確率は発生頻度から類推することになるが，測定時間が有限であれば光子計数に由来する統計的揺らぎ（ショット雑音）を考慮する必要がある．今回，凸最適化を利用して条件付き確率の推定を行い，ショット雑音が推定精度に与える影響について数値シミュレーションを行った．また，制約条件として導入したsmoothing functionによる推定精度の改善効果についても検討した． |
| （英） |
A measurement in quantum mechanics is characterized using a set of positive semi-definite operators called the POVM (positive operator valued measure). If a density matrix representing input state is given to the operators, detection probabilities can be obtained from their trace values. In the case of a photon-number-resolving detector, such positive semi-definite operators have zero non-diagonal elements while their diagonal elements are identical to conditional probabilities of k-photon input and n-photon detection. Since estimating the conditional probabilities from measurement results is necessary for detector evaluation, a proper estimation method is required. Here, we use a convex optimization method for estimation. In the numerical simulation, we take a finite measurement time of photon detection into account and discuss shot-noise effects on the estimation accuracy. A smoothing function is introduced as a constraint for accuracy improvement. |
| キーワード |
（和） |
正作用素値測度 / 量子測定 / 半正定値演算子 / 光子数識別器 / ショット雑音 / 凸最適化 / 制約条件 / smoothing function |
| （英） |
POVM / quantum measurement / positive semi-definite operator / photon-number-resolving detector / shot noise / convex optimization / constraint / smoothing function |
| 文献情報 |
信学技報 |
| 資料番号 |
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| 発行日 |
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| ISSN |
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| PDFダウンロード |
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| 研究会情報 |
| 研究会 |
QIT |
| 開催期間 |
2024-05-28 - 2024-05-30 |
| 開催地（和） |
産総研つくば中央 |
| 開催地（英） |
AIST Tsukuba |
| テーマ（和） |
量子情報，一般 |
| テーマ（英） |
Quantum Information |
| 講演論文情報の詳細 |
| 申込み研究会 |
QIT |
| 会議コード |
2024-05-QIT |
| 本文の言語 |
日本語 |
| タイトル（和） |
光子数識別器正作用素値測度凸最適化推定法 |
| サブタイトル（和） |
推定精度とショット雑音 |
| タイトル（英） |
On the Convex Optimization Method for POVM Estimation of a Photon-Number-Resolving Detector |
| サブタイトル（英） |
Estimation Accuracy and Shot Noise |
| キーワード(1)（和/英） |
正作用素値測度 / POVM |
| キーワード(2)（和/英） |
量子測定 / quantum measurement |
| キーワード(3)（和/英） |
半正定値演算子 / positive semi-definite operator |
| キーワード(4)（和/英） |
光子数識別器 / photon-number-resolving detector |
| キーワード(5)（和/英） |
ショット雑音 / shot noise |
| キーワード(6)（和/英） |
凸最適化 / convex optimization |
| キーワード(7)（和/英） |
制約条件 / constraint |
| キーワード(8)（和/英） |
smoothing function / smoothing function |
| 第1著者 氏名（和/英/ヨミ） |
吉澤 明男 / Akio Yoshizawa / ヨシザワ アキオ |
| 第1著者 所属（和/英） |
産業技術総合研究所 (略称： 産総研)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (略称： AIST) |
| 第2著者 氏名（和/英/ヨミ） |
福田 大治 / Daiji Fukuda / フクダ ダイジ |
| 第2著者 所属（和/英） |
産業技術総合研究所/産総研・東大先端オペランド計測技術オープンイノベーションラボラトリ (略称： 産総研/産総研/東大オペランド計測)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology/OPERANDO-OIL (略称： AIST/OPERANDO-OIL) |
| 第3著者 氏名（和/英/ヨミ） |
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| 講演者 |
第1著者 |
| 発表日時 |
2024-05-28 13:00:00 |
| 発表時間 |
90分 |
| 申込先研究会 |
QIT |
| 資料番号 |
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| 巻番号（vol） |
vol. |
| 号番号（no） |
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| ページ範囲 |
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| 発行日 |
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