Interferometria ottica potenziata da stati di Gottesman-Kitaev-Preskill a energia finita

Abstract degli autori

Presentiamo il caso dell’interferometria ottica potenziata da uno stato di Gottesman-Kitaev-Preskill (GKP), con un’analisi dettagliata della sensibilità di fase sia per gli interferometri SU(2) sia per quelli SU(1,1). L’interferometro SU(2) convenzionale potenziato quantisticamente, che impiega luce coerente a una porta d’ingresso e luce compressa all’altra, viene confrontato con una configurazione modificata che utilizza luce coerente e uno stato GKP. Sebbene sia noto che lo stato di vuoto compresso sia la modalità d’ingresso con risorsa gaussiana ottimale se abbinata allo stato coerente, mostriamo che lo stato GKP a energia finita, con un inviluppo sufficientemente ampio, supera l’iniezione di vuoto compresso, indipendentemente dalla presenza di perdite ottiche. Ciò è riconducibile alla maggiore robustezza dovuta alla presenza di molteplici picchi compressi nel caso GKP. Tuttavia, poiché la riduzione del numero medio di fotoni riduce la larghezza dell’inviluppo GKP, l’ingresso di vuoto compresso offre prestazioni migliori rispetto a uno stato GKP con numero medio di fotoni uguale o inferiore. Osserviamo inoltre che le perdite ottiche tendono a ridurre il vantaggio relativo di entrambi gli stati d’ingresso, poiché entrambi tendono asintoticamente allo stato di vuoto (non compresso). Il nostro lavoro dimostra l’applicazione diretta di stati GKP a energia finita nell’interferometria ottica, insieme a una metodologia per stimare l’informazione quantistica di Fisher (QFI), e presenta una procedura di stima della fase che usa risorse non gaussiane, a confronto con i convenzionali stati gaussiani.