論文の概要: Below-threshold error reduction in single photons through photon distillation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.05947v1
• Date: Fri, 09 Jan 2026 17:04:56 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-12 17:41:50.051128
• Title: Below-threshold error reduction in single photons through photon distillation
• Title（参考訳）: 光子蒸留による単一光子の低閾値誤差低減
• Authors: F. H. B. Somhorst, J. Saied, N. Kannan, B. Kassenberg, J. Marshall, M. de Goede, H. J. Snijders, P. Stremoukhov, A. Lukianenko, P. Venderbosch, T. B. Demille, A. Roos, N. Walk, J. Eisert, E. G. Rieffel, D. H. Smith, J. J. Renema,
• Abstract要約: 光子蒸留は内在的にボソニックでコヒーレントな誤差緩和技術であり、量子干渉を利用して単一の光子を純化された内部状態に射出する。 蒸留ゲートによるノイズを考慮した場合においても, 理論的予測と一致した非条件誤差の低減を観察する。 我々は、大規模な量子コンピュータで光子蒸留が使われることを期待している。
• 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: Photonic quantum computers use the bosonic statistics of photons to construct, through quantum interference, the large entangled states required for measurement-based quantum computation. Therefore, any which-way information present in the photons will degrade quantum interference and introduce errors. While quantum error correction can address such errors in principle, it is highly resource-intensive and operates with a low error threshold, requiring numerous high-quality optical components. We experimentally demonstrate scalable, optimal photon distillation as a substantially more resource-efficient strategy to reduce indistinguishability errors in a way that is compatible with fault-tolerant operation. Photon distillation is an intrinsically bosonic, coherent error-mitigation technique which exploits quantum interference to project single photons into purified internal states, thereby reducing indistinguishability errors at both a higher efficiency and higher threshold than quantum error correction. We observe unconditional error reduction (i.e., below-threshold behaviour) consistent with theoretical predictions, even when accounting for noise introduced by the distillation gate, thereby achieving actual net-gain error mitigation under conditions relevant for fault-tolerant quantum computing. We anticipate photon distillation will find uses in large-scale quantum computers. We also expect this work to inspire the search for additional intrinsically bosonic error-reduction strategies, even for fault-tolerant architectures.
• Abstract（参考訳）: フォトニック量子コンピュータは、量子干渉によって測定ベースの量子計算に必要な大きな絡み合った状態を構築するために、光子のボソニック統計を使用する。 したがって、光子に存在する一方の情報は量子干渉を劣化させ、エラーを起こす。 量子エラー補正は原則としてそのようなエラーに対処できるが、リソース集約性が高く、エラー閾値が低く、多くの高品質な光学部品を必要とする。 我々は, 耐故障性操作と互換性のある方法で, 不明瞭性エラーを低減するための, より資源効率のよい方法として, 拡張性, 最適光子蒸留を実験的に実証した。 光子蒸留は、本質的にボソニックでコヒーレントな誤差緩和技術であり、単一光子を純内部状態に投影するために量子干渉を利用する。 蒸留ゲートが導入したノイズを考慮に入れた場合でも, 理論的予測と整合した非条件誤差低減(すなわち, 下層の動作)を観測し, フォールトトレラント量子コンピューティングに関連する条件下での実際のネットゲイン誤差軽減を実現する。 我々は、大規模な量子コンピュータで光子蒸留が使われることを期待している。 また、フォールトトレラントアーキテクチャにおいても、本質的なボソニックなエラー低減戦略の探索を促すことが期待されている。

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