論文の概要: Nonlinear photonic architecture for fault-tolerant quantum computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.06890v1
• Date: Wed, 08 Oct 2025 11:13:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-09 16:41:20.453244
• Title: Nonlinear photonic architecture for fault-tolerant quantum computing
• Title（参考訳）: フォールトトレラント量子コンピューティングのための非線形フォトニックアーキテクチャ
• Authors: Maike Ostmann, Joshua Nunn, Alex E. Jones,
• Abstract要約: 本稿では,強い単一光子非線形性をフォトニックGHZ測定に基づくアーキテクチャに組み込んだ,フォールトトレラント量子コンピューティングのための新しいアーキテクチャを提案する。 本研究は, 非線形プリミティブの導入により, フォールトトレラント量子コンピューティングの実用的な実装において, 劇的な改善がもたらされたことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2676349883103404
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: We propose a novel architecture for fault-tolerant quantum computing that incorporates strong single-photon nonlinearities into a photonic GHZ-measurement-based architecture. The nonlinearities substantially reduce resource overheads compared to conventional linear-optics-based architectures, which require significant redundancy to accommodate probabilistic photon generation and probabilistic entangling operations. By removing linear-optical failure modes, our nonlinear architecture can also tolerate much higher optical losses than linear approaches, with a baseline loss tolerance of $\sim$12\% using a 32-photon resource state and a foliated surface code. Our results show how introducing a nonlinear primitive enables dramatic improvements in practical implementations of fault-tolerant quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,強い単一光子非線形性をフォトニックGHZ測定に基づくアーキテクチャに組み込んだ,フォールトトレラント量子コンピューティングのための新しいアーキテクチャを提案する。 非線形性は、確率的光子生成と確率的エンタングリング操作に対応するためにかなりの冗長性を必要とする従来の線形光学系アーキテクチャと比較して、リソースオーバーヘッドを大幅に削減する。 線形光障害モードを除去することにより、非線形アーキテクチャは線形アプローチよりもはるかに高い光損失を許容し、32光子資源状態と葉面符号を用いてベースライン損失抵抗が$\sim$12\%となる。 本研究は, 非線形プリミティブの導入により, フォールトトレラント量子コンピューティングの実用的な実装において, 劇的な改善がもたらされたことを示す。

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