論文の概要: Hybrid Path-Transverse Electric Mode Qudit Encoding on an Integrated Photonic Chip
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.15774v1
- Date: Fri, 17 Oct 2025 16:00:17 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-20 20:17:34.699653
- Title: Hybrid Path-Transverse Electric Mode Qudit Encoding on an Integrated Photonic Chip
- Title（参考訳）: 集積フォトニックチップ上でのハイブリッドパス・トランスバース電気モード量子符号化
- Authors: Imogen Forbes, Patrick Yard, Martin Bielak, Molly A. Thomas, Matthew S. Jones, Stefano Paesani, Massimo Borghi, Anthony Laing,
- Abstract要約: 複数の自由度を使って量子情報を符号化するハイブリッド符号化は、ヒルベルト空間のサイズを増大させることができる。
本稿では, トランスバース電気モードの制御が可能なマルチモーダルコンポーネントを備えた, 再プログラム可能な集積フォトニックデバイスについて述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Hybrid encodings, where multiple degrees of freedom are used to encode quantum information, can increase the size of the Hilbert space with minimal increase to hardware requirements. We show a reprogrammable integrated photonic device, with multimodal components designed to allow for control over the transverse electric modes. We use this device to generate qudit states entangled in the path and transverse electric mode degrees of freedom. We generate and verify a hyperentangled state with a fidelity of $\mathcal{F}_{\text{HE}} = 67.3 \pm 0.2\%$ and a GHZ$_{4}$-style state with a fidelity of $\mathcal{F}_{\text{GHZ}_{4}} = 85.2 \pm 0.4 \%$. We use our hyperentangled state in a single-copy entanglement distillation protocol, resulting in an average $9.1 \%$ increase in the fidelity of the distilled Bell state for up to a $50\%$ probability of bit flip error. By utilising degrees of freedom which are readily compatible with integrated photonics, our work highlights how this hybrid encoding demonstrates a first step in using the transverse electric mode to reduce the footprint of integrated quantum photonic experiments.
- Abstract（参考訳）: 複数の自由度を使って量子情報をエンコードするハイブリッドエンコーディングは、ハードウェア要件の最小限の増大でヒルベルト空間のサイズを増大させることができる。
本稿では, トランスバース電気モードの制御が可能なマルチモーダルコンポーネントを備えた, 再プログラム可能な集積フォトニックデバイスについて述べる。
我々はこの装置を用いて、経路に絡み合ったキューディット状態を生成し、自由度を横切る電気モードを発生させる。
我々は、$\mathcal{F}_{\text{HE}} = 67.3 \pm 0.2\%$ と $\mathcal{F}_{\text{GHZ}_{4}} = 85.2 \pm 0.4 \%$ の超整合状態を生成し、検証する。
その結果、蒸留したベル状態の忠実度の平均9.1 \%$を最大50\%$ビットフリップエラーの確率で増加させることができた。
統合フォトニクスと容易に互換性のある自由度を利用することで、我々の研究は、このハイブリッドエンコーディングが、量子フォトニクス実験のフットプリントを減らすために、トランスバース電気モードを使用するための第一歩をいかに示しているかを強調した。
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