Статистическое восстановление оптических квантовых состояний с учетом ограничений фотонных детекторов
Богданов Ю.И., Богданова Н.А., Дмитриев И.А., Голышев И.К., Лукичев В.Ф.

Поступила в редакцию: 12 Сентября 2025

DOI: 10.7868/S3034641X26020011

PDF (613.4K)

Цель исследования - разработка метода оценки оптических квантовых состояний с учетом ограничений реальных фотонных детекторов, различающих конечное число фотонов. В качестве основы предложена POVM-модель детектирования на базе распределения Пойа, обобщающая биномиальную модель и учитывающая ограничение по максимальному числу регистрируемых фотонов. В рамках этой модели исследовано влияние конечного разрешения детекторов на точность восстановления квантовых состояний и введена количественная характеристика качества протоколов квантовой томографии - информационная эффективность, определяемая через отношение минимально возможных и реально наблюдаемых потерь точности. Проведенный анализ показал, что даже при ограниченном числе регистрируемых фотонов сохраняется возможность высокоточной реконструкции состояний с числом фотонов, значительно большим, чем максимальное число регистрируемых фотонов. Важно, что возникающие потери могут быть компенсированы простым увеличением объема выборки. Применение разработанного подхода продемонстрировано на примере реконструкции сжатых когерентных состояний и состояний сжатого вакуума. Ключевые слова:} оптические квантовые состояния, квантовая томография, PNR-детекторы, POVM, эффективность протокола