Kollektive randomisierte Messungen in der Quanteninformationsverarbeitung

Das Konzept der randomisierten Messungen an einzelnen Teilchen hat sich als nützlich für die Analyse quantenmechanischer Systeme erwiesen und ist zentral für Methoden wie die Schattentomographie quantenmechanischer Zustände. Wir führen kollektive randomisierte Messungen als Werkzeug in der Quanteninformationsverarbeitung ein. Unsere Idee besteht darin, Messungen des kollektiven Drehimpulses eines Quantensystems durchzuführen und die Richtungen aktiv mithilfe simultaner multilateraler Unitaries zu rotieren. Basierend auf den Momenten der resultierenden Wahrscheinlichkeitsverteilung schlagen wir systematische Ansätze vor, um die Quantenverschränkung auf eine kollektive, referenzrahmenunabhängige Weise zu charakterisieren. Zunächst zeigen wir, dass bestehende Spin-Quetsch-Ungleichungen in diesem Szenario zugänglich sein können. Als Nächstes präsentieren wir ein Kriterium für Verschränkung basierend auf Drei-Teilchen-Korrelationen, das über Spin-Quetsch-Ungleichungen mit Zwei-Teilchen-Korrelationen hinausgeht. Schließlich wenden wir unsere Methode an, um die Verschränkung zwischen räumlich getrennten zwei Ensembles zu charakterisieren.