物理学。Rev.A 92，062314（2015）-通过耗散和不平衡光束分裂，通过标准纠缠势量化增加相对非经典性

通过耗散和不平衡光束分裂增加由标准纠缠势量化的相对非经典性

Adam Miranowicz、Karol Bartkiewicz、Neill Lambert、Yueh-Nan Chen和Franco Nori

物理学。版次A92，062314–2015年12月8日出版

摘要

如果单模非经典光在分束器上与真空结合，则输出状态为纠缠态。如中所建议[物理学。修订稿。 94，173602（2005年）]通过测量平衡无损分束器的这种输出态纠缠，可以量化输入态的非经典性。这些非经典性度量（称为纠缠势）原则上可以基于各种纠缠度量，从而产生负性（NP）和并发性（CP）势以及纠缠相对熵（REEP）势。我们寻找最大相对非经典性，这可以通过比较（i）任意两个量子比特态和（ii）通过平衡无损分束器从光子数量子比特产生的纠缠测度来实现，其中量子比特基态是真空态和单光子态。令人惊讶的是，我们发现对于NP的给定值，通过REEP测量的最大相对非经典性可以增加（如果 $NP公司 < 0.527$ )使用可调分束器或平衡分束器输出状态的振幅阻尼。我们还表明，对于给定的REEP值，由NP测量的最大相对非经典性可以通过相位阻尼（脱相）增加。请注意，纠缠本身不会因这些损失而增加（因为它们是局部作用的），但不同测量的可能比率会受到影响。此外，通过比较给定REEP值的NP，我们还表明部分失相态可能比纯态和完全失相态更非经典。因此，我们可以得出结论，并不是所有的标准纠缠测度都可以用作纠缠势。或者，可以推断，单个平衡无损分束器并不总是将其输入状态的全部非经典性转换为其输出模式的纠缠。有耗分束器的应用可以解决这个问题，至少在本文分析的情况下是这样。

收到日期：2015年7月30日

DOI（操作界面）：https://doi.org/10.103/PhysRevA.92.062314

作者和附属机构

亚当·米拉诺维奇^1,2,卡罗尔·巴基维茨^2,3,尼尔·兰伯特¹,陈月楠^4,1、和弗兰克·诺雷^1,5

¹CEMS，理研，351-0198 Wako shi，日本
²波兰波兹南Adam Mickiewicz大学物理系，61-614
^三帕拉克大学光学与AS CR物理研究所联合实验室，帕拉克大学，17。listopadu 12，771 46奥洛穆克，捷克共和国
⁴台湾台南701国立成工大学物理系和国家理论科学中心
⁵美国密歇根州安阿伯市密歇根大学物理系，邮编：48109-1040

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第92卷，第。2015年12月6日

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图1
纠缠势 $15 000$ 单量子比特态 $σ$ 通过蒙特卡罗模拟生成。这些纠缠势对应于两个量子位态的纠缠测度 $ρ_{外面的}$ 生成自 $σ$ 通过平衡分束器。实心红色曲线显示了任意两量子比特态允许纠缠的边界 $ρ$ （见附录第2页)。注意，模拟状态 $ρ_{外面的}$ 位于（a）负性势和（b）纠缠相对熵（REE）势给定值的共存势的实心红色曲线所限定的区域。对于（c）REE电位给定值的负电位，情况并非如此，因为 $ρ_{外面的}$ 位于由黑色虚线曲线包围的区域，该区域小于各州覆盖的区域 $ρ$ 面板（a）和（b）中的上（下）红色曲线对应于完全失相状态 $σ_{M（M）}$ （纯态 $σ_{P（P）}$ )如M（P）所示。面板（c）中红色和黑色曲线的含义更为详细，如图所示三.
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图2
各州REE给定值的允许负值 $ρ_{外面的}$ ，定义见等式(1)，由任意单量子比特状态（黄色区域）和任意双量子比特状态生成 $ρ$ （红色和黄色区域）。本文的主要目的是展示对应于红色区域中任何一点的纠缠是如何从单个量子比特态产生的。
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图3
（a）与图对应的边界状态和特殊点2（b）面板（a）的插图更详细地显示了边界状态： $ρ_{B类}$ 是Bell-diagonal状态（对应于上面的红点灰色曲线）， $ρ_{P（P）}$ （或同等 $σ_{P（P）}$ )是纯态（实心黑色曲线，带有钻石）， $ρ_{H（H）}$ 是Horodecki态（带圆圈的实心蓝色曲线），对应于单量子比特完全失相态 $σ_{M（M）}, ρ_{一个}$ 是最优广义Horodecki状态（下红点虚线），以及 $ρ_{Z轴}$ 是由单个量子比特最佳去相态生成的两个量子比特态（绿色实心曲线，它是黄色区域的上限） $σ_{Z轴}$ 。特殊点标记在 $({E类}_{1} \approx 0.228, {N个}_{1} \approx 0.377), ({E类}_{2} \approx 0.385, {N个}_{2} \approx 0.527)$ 、和 $({E类}_{三} \approx 0.397, {N个}_{三} \approx 0.6)$ 注意，这里和图2，我们指的是纠缠测度，而不是直接指相应的纠缠势，因为标准纠缠势产生的状态无法达到某些标记区域和曲线。
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图4
最佳离相态的混合和相干参数 $σ_{Z轴} = σ ({第页}_{Z轴}, {x个}_{Z轴})$ ，完全失相状态 $σ_{M（M）} = σ ({第页}_{M（M）}, {x个}_{M（M）} = 0)$ ，和纯状态 $σ_{P（P）} = σ ({第页}_{P（P）}, {x个}_{P（P）})$ 作为其负电势的函数 $N个 = NP公司 (σ_{Z轴}) = NP公司 (σ_{M（M）}) = NP公司 (σ_{P（P）})$ 。面板（a）中添加了黑色虚线，以表明 ${第页}_{Z轴}$ 并不线性依赖于 $N个 \in [0, 0.6]$ 。我们记得 $σ_{Z轴}$ 如果考虑REEP给定值的最大负电势，则显示出最高的非经典性。
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物理复习A

涵盖原子、分子、光学物理和量子信息

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