論文の概要: A unified optical platform for non-Gaussian and fault-tolerant Gottesman-Kitaev-Preskill states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.02607v1
- Date: Tue, 02 Dec 2025 10:12:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-03 21:04:45.820225
- Title: A unified optical platform for non-Gaussian and fault-tolerant Gottesman-Kitaev-Preskill states
- Title（参考訳）: 非ガウスおよび耐故障性 Gottesman-Kitaev-Preskill 状態のための統一光学プラットフォーム
- Authors: Ozlem Erkilic, Aritra Das, Biveen Shajilal, Ping Koy Lam, Timothy C. Ralph, Syed M. Assad,
- Abstract要約: 光の非ガウス状態は、安全な量子通信、フォールトトレラント量子計算、古典的な限界を超える精度のセンシングを可能にする。
ここでは、ガウス入力のみを使用し、光学パラメトリック増幅を行い、光子検出を行い、この制約を取り除く統一光学フレームワークを導入する。
単一アーキテクチャ内では, 近接単位忠実度を持つ光子付加励起状態, 98.5%以上の強い非線形性および忠実度を有する立方相様状態, および99%の忠実度を超えるスクリュッドキャット状態の発生を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4013793000097103
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum technologies, encompassing communication, computation, and metrology, rely on the generation and control of non-Gaussian states of light. These states enable secure quantum communication, fault-tolerant quantum computation, and precision sensing beyond classical limits, yet their practical realisation remains a major challenge due to reliance on high-photon-number Fock states or strong non-linearities. Here we introduce a unified optical framework that removes this constraint, using only Gaussian inputs, optical parametric amplification, and heralded photon detection. Within a single architecture, we demonstrate the generation of photon-added squeezed states with near unit fidelity, cubic-phase-like states with strong non-linearities and fidelities above 98.5%, and squeezed-cat states exceeding 99% fidelity that can be iteratively bred into GKP grid states surpassing the 9.75 dB fault-tolerance threshold. Operating entirely below 3 dB of input squeezing, the approach provides a scalable, experimentally accessible platform that unites the state resources required for quantum communication, metrology, and computation within one coherent optical framework.
- Abstract（参考訳）: 通信、計算、気象学を含む量子技術は、非ガウス的な光の発生と制御に依存している。
これらの状態は、セキュアな量子通信、フォールトトレラント量子計算、古典的限界を超える精度のセンシングを可能にするが、その実用的実現は、高光子数フォック状態や強い非線形性に依存しているため、大きな課題である。
ここでは、ガウス入力のみを使用し、光学パラメトリック増幅を行い、光子検出を行い、この制約を取り除く統一光学フレームワークを導入する。
単一アーキテクチャ内では, 近接単位の忠実度, 強い非線形性と忠実度を持つ立方相様状態, および9.75dB耐故障しきい値を超えるGKPグリッド状態に繰り返し送出可能な99%の忠実度を超えるスクリュッドキャット状態の発生を示す。
入力スケズングの3dB以下で動作するこのアプローチは、量子通信、メトロジー、計算に必要な状態リソースを1つのコヒーレントな光学フレームワーク内で統一する、スケーラブルで実験的にアクセス可能なプラットフォームを提供する。
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