論文の概要: Analysis of optical quantum state preparation using photon detectors in
the finite-temporal-resolution regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2201.06208v2
- Date: Mon, 30 May 2022 08:08:49 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-28 23:02:58.884710
- Title: Analysis of optical quantum state preparation using photon detectors in
the finite-temporal-resolution regime
- Title（参考訳）: 有限時間分解能領域における光子検出器による光量子状態形成の解析
- Authors: Tatsuki Sonoyama, Warit Asavanant, Kosuke Fukui, Mamoru Endo, Jun-ichi
Yoshikawa, Akira Furusawa
- Abstract要約: 連続変数を持つ光量子コンピューティングでは、普遍的な演算と誤り訂正には非ガウス状態が必要である。
光学的非ガウス状態は通常、光子検出器を用いたシーディングスキームによって生成される。
我々は、光子検出器を用いた従来の量子状態生成理論を、有限時間分解機構にまで拡張する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum state preparation is important for quantum information processing. In
particular, in optical quantum computing with continuous variables,
non-Gaussian states are needed for universal operation and error correction.
Optical non-Gaussian states are usually generated by heralding schemes using
photon detectors. In previous experiments, the temporal resolution of the
photon detectors was sufficiently high relative to the time width of the
quantum state, so that the conventional theory of non-Gaussian state
preparation treated the detector's temporal resolution as negligible. However,
when using various photon detectors including photon-number-resolving
detectors, the temporal resolution is non-negligible. In this paper, we extend
the conventional theory of quantum state preparation using photon detectors to
the finite temporal resolution regime, analyze the cases of single-photon and
two-photon preparation as examples, and find that the generated states are
characterized by the dimensionless parameter $B$, defined as the product of the
temporal resolution of the detectors $\Delta t$ and the bandwidth of the light
source $\Delta f$. Based on the results, $B\sim0.1$ is required to keep the
purity and fidelity of the generated quantum states high.
- Abstract（参考訳）: 量子状態形成は量子情報処理において重要である。
特に連続変数を持つ光量子コンピューティングでは、普遍的な演算と誤り訂正には非ガウス状態が必要である。
光学的非ガウス状態は通常、光子検出器を用いたシーディングスキームによって生成される。
以前の実験では、光子検出器の時間分解能は量子状態の時間幅に対して十分に高く、非ガウス状態準備の従来の理論では検出器の時間分解能は無視できるものだった。
しかし、光子数分解検出器を含む様々な光子検出器を使用する場合、時間分解能は無視できない。
本稿では、光子検出器を用いた量子状態形成の従来理論を有限時間分解法に拡張し、単一光子および2光子生成を例として分析し、生成した状態が、検出器の時間分解能である$\delta t$と光源の帯域幅$\delta f$の積として定義される次元のないパラメータ$b$によって特徴づけられることを見出した。
結果に基づき、生成された量子状態の純度と忠実度を維持するために、$B\sim0.1$が必要である。
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