Certificazione sperimentale dei vantaggi nonlocali dell’immaginarietà quantistica

Abstract degli autori

L’immaginarietà quantistica è una risorsa distinta nella teoria dell’informazione quantistica, ma le sue proprietà nonlocali non sono state ancora esplorate a fondo. In questo lavoro presentiamo uno studio sperimentale del vantaggio nonlocale dell’immaginarietà quantistica (NAQI), in cui misurazioni locali su un sottosistema possono guidare l’immaginarietà media degli stati condizionati dell’altro sottosistema oltre il corrispondente limite classico. Adottiamo come testimone sperimentalmente accessibile la disuguaglianza dell’immaginarietà basata sulla norma $l_1$. Per evitare gli ottimi locali e accelerare la ricerca delle impostazioni di misura ottimali, sviluppiamo un algoritmo di ottimizzazione ibrido che combina un algoritmo genetico con la programmazione quadratica sequenziale. Utilizzando qubit fotonici codificati nella polarizzazione, prepariamo due classi di stati diagonali di Bell a due qubit e caratterizziamo sperimentalmente l’immaginarietà degli stati condizionati dopo misurazioni locali. Osserviamo chiare violazioni della disuguaglianza dell’immaginarietà basata sulla norma $l_1$, fornendo una certificazione sperimentale del NAQI. Esaminiamo inoltre la relazione tra il NAQI, il vantaggio nonlocale della coerenza quantistica (NAQC) e la nonlocalità di Bell, sulla base dei rispettivi criteri di disuguaglianza. Per gli stati di Werner a due qubit considerati in questo lavoro, le regioni degli stati che violano i rispettivi criteri soddisfano $\mathcal{D}_{\rm NAQC}\subset\mathcal{D}_{\rm NAQI}\subset\mathcal{D}_{\rm BN}$. Il nostro lavoro realizza sperimentalmente il NAQI e confronta diverse forme di non classicità quantistica su una piattaforma fotonica.