論文の概要: Heralded generation of a three-mode NOON state

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.08458v1
• Date: Tue, 09 Dec 2025 10:30:47 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-10 22:28:07.918356
• Title: Heralded generation of a three-mode NOON state
• Title（参考訳）: 三モードNOON状態の階層的生成
• Authors: Sukhjit P. Singh, Elnaz Bazzazi, Diego N. Bernal-García, Simon White, Hassan Jamal Latief, Alison Goldingay, Sven Rogge, Sergei Slussarenko, Farzad Ghafari, Emanuele Polino, Nora Tischler,
• Abstract要約: 光子の絡み合った状態は、量子通信、計算、および気象学の基礎を形成する。 固有の光子-光子相互作用がない場合、そのような状態の生成は決定論的ではなく本質的に確率的である。 ここでは、3モードの2光子NOON状態を生成する実験を行い、1つのシーディングモードにおける1つの光子の検出は、3つのターゲットモードにおける状態の存在を示すことを示す。 我々は、理想的な3モードNOON状態に対して0.823 +/-0.018の忠実度を推定し、真のマルチパートエンタングルメントを証明し、生成状態を検証する。
• 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: Entangled states of photons form the foundation of quantum communication, computation, and metrology. Yet their generation remains fundamentally constrained: in the absence of intrinsic photon-photon interactions, the generation of such states is inherently probabilistic rather than deterministic. The prevalent technique of post-selection verifies the creation of an entangled state by detecting and thus destroying it. Heralding offers a solution in which measuring ancillary photons in auxiliary modes signals the state generation without the need to measure it. Here, we report an experiment to generate a three-mode two-photon NOON state, where the detection of a single photon in one heralding mode signifies the presence of the state in three target modes. We validate the generated state by estimating a fidelity of 0.823 +/- 0.018 with respect to an ideal three-mode NOON state and certifying genuine multipartite entanglement. By virtue of the high success probability and small resource overhead of our scheme, our work provides a theoretical and experimental stepping stone for entangled multi-mode state generation, which is realizable with current technology. These multi-mode entangled states represent a key direction for linear optical quantum information that is complementary to multi-qubit state encoding.
• Abstract（参考訳）: 光子の絡み合った状態は、量子通信、計算、および気象学の基礎を形成する。 固有の光子-光子相互作用がない場合、そのような状態の生成は決定論よりも本質的に確率的である。 選択後の一般的な技術は、絡み合った状態を検出して破壊することによって、絡み合った状態の生成を検証する。 Heraldingは補助モードで補助光子を測定するソリューションを提供する。 ここでは、3モードの2光子NOON状態を生成する実験を行い、1つのシーディングモードにおける1つの光子の検出は、3つのターゲットモードにおける状態の存在を示すことを示す。 我々は、理想的な3モードNOON状態に対して0.823 +/-0.018の忠実度を推定し、真のマルチパートエンタングルメントを証明し、生成状態を検証する。 提案手法は, 高い成功確率と, 資源オーバーヘッドの小さいことから, 現在の技術で実現可能な, 絡み合った多モード状態生成のための理論的, 実験的なステップストーンを提供する。 これらの多モード絡み合った状態は、多ビット状態符号化を補完する線形光量子情報の鍵方向を表す。

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