Entropía condicional y medidas de correlaciones cuánticas en estados mixyos de dos fotones

L. REBÓN; J. VARGA; M. GIGENA; N. ROSIGNOLI; C. IEMMI; S. LEDESMA

Merlo

Congreso; !00° AFA; 2015

Asociación Física Argentina

Mientras que para estados cuanticos puros el entrelazamiento es una expresion de las correlaciones cuanticas del sistema,los estados mixtos pueden presentar correlaciones de origen cuantico aun cuando el estado es separable, puestasen evidencia, por ejemplo, por un valor de discordia cuantica no nulo. Estos estados mixtos con discordia nita pero noentrelazados resultan de interes, entre otros puntos, para el dise~no de algoritmos cuanticos de alta performance basadosen estados mixtos. Sin embargo, dado que la evaluacion de la discordia cuantica implica una compleja minimizacion sobretodas las medidas locales en uno de los subsistemas, su valor operacional resulta limitado. En este sentido, es de utilidadencontrar formas alternativas que permitan su evaluacion. En este trabajo hemos estimado experimentalmente la dependenciade la entropa condicional, asociada a un sistema mixto de dos qubits A+B, con las distintas medidas proyectivasrealizadas sobre uno de los subsistemas. Esta entropa condicional se hace relevante en el presente contexto, ya que su valormnimo permite obtener medidas de interes como la ya mencionada discordia cuantica, o el decit de informacion. Paracierto conjunto de estados, una expresion analtica de la misma en terminos de la medida proyectiva, como as tambiende la medida minimizante, ha sido recientemente presentada en [1]. La implementacion experimental se realizo codi-cando el estado de los dos qubits en el grado de libertad de polarizacion de dos fotones generados mediante el procesode conversion parametrica descendente, en un cristal no lineal LiIO3 cortado para phasematching tipo-I. La mixtura delestado se establece a partir de la combinacion de distintas polarizaciones durante el tiempo de medida. Posteriormente, seproyecta el estado de polarizacion de uno de los fotones (B) sobre una direccion arbitraria, y condicionada a esta medidaproyectiva, se determina la matriz densidad del foton gemelo (A) a partir de la tomografa completa de un qubit. Hemoscalculado y analizado la pureza del estado del subsistema A luego de la medida proyectiva sobre el sistema complementario(medida que se relaciona directamente con la entropa condicional) y a partir de la misma, los valores de la discordiacuantica y el decit de informacion para distintos estados mixtos del sistema bipartito A+B. Para todas estas cantidades,se observa un perfecto acuerdo experimental con las predicciones teoricas. Como una de las principales conclusiones deeste trabajo podemos decir que la evaluacion de las correlaciones cuanticas en estos sistemas no requiere del conocimientocompleto del estado, lo que implica realizar una tomografa completa sobre el sistema, sino que la pureza condicional puedeobtenerse mediante una medida interferencial, ya que la misma esta relacionada con la visibilidad del patron de interferencia.