論文の概要: Gottesman-Kitaev-Preskill encoding in continuous modal variables of single photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.12618v4
• Date: Wed, 1 May 2024 13:40:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-05-02 20:21:02.361847
• Title: Gottesman-Kitaev-Preskill encoding in continuous modal variables of single photons
• Title（参考訳）: 単一光子の連続変調変数におけるGottesman-Kitaev-Preskill符号化
• Authors: Éloi Descamps, Arne Keller, Pérola Milman,
• Abstract要約: 単一光子を用いた伝播領域におけるGKP状態の符号化手法を提案する。 GKP状態は、時間と周波数として、集合的連続モードによって記述される非常に相関性の高い状態である。 時間周波数位相空間の変位に対して,得られた符号を補正可能であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: GKP states, introduced by Gottesman, Kitaev, and Preskill, are continuous variable logical qubits that can be corrected for errors caused by phase space displacements. Their experimental realization is challenging, in particular using propagating fields, where quantum information is encoded in the quadratures of the electromagnetic field. However, travelling photons are essential in many applications of GKP codes involving the long-distance transmission of quantum information. We introduce a new method for encoding GKP states in propagating fields using single photons, each occupying a distinct auxiliary mode given by the propagation direction. The GKP states are defined as highly correlated states described by collective continuous modes, as time and frequency. We analyze how the error detection and correction protocol scales with the total photon number and the spectral width. We show that the obtained code can be corrected for displacements in time-frequency phase space - which correspond to dephasing, or rotations, in the quadrature phase space - and to photon losses. Most importantly, we show that generating two-photon GKP states is relatively simple, and that such states are currently produced and manipulated in several photonic platforms where frequency and time-bin biphoton entangled states can be engineered.
• Abstract（参考訳）: GKP状態は、Gottesman, Kitaev, Preskillによって導入された連続変数論理量子ビットであり、位相空間の変位による誤差を補正することができる。 それらの実験的な実現は、特に電磁場の二次構造に量子情報が符号化される伝播場を用いて困難である。 しかし、移動光子は、量子情報の長距離伝送を含むGKP符号の多くの応用において必須である。 本稿では,単一光子を用いた伝播場におけるGKP状態の符号化手法を提案する。 GKP状態は、時間と周波数として、集合的連続モードによって記述される高相関状態として定義される。 誤差検出と補正のプロトコルは、光子数とスペクトル幅でどのようにスケールするかを分析する。 得られた符号は, 位相空間の劣化, 回転に対応する時間周波数位相空間の変位, 光子損失に対して補正可能であることを示す。 最も重要なことは、2光子GKP状態の生成は比較的単純であり、これらの状態は現在、周波数と時間ビンの双光子絡み状態がエンジニアリング可能な複数のフォトニックプラットフォームで生成・操作されていることである。

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