論文の概要: Optimal logical Bell measurements on stabilizer codes with linear optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.08820v1
- Date: Tue, 13 Jan 2026 18:54:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-14 18:27:19.334755
- Title: Optimal logical Bell measurements on stabilizer codes with linear optics
- Title（参考訳）: 線形光学を用いた安定化器符号の最適論理ベル測定
- Authors: Simon D. Reiß, Peter van Loock,
- Abstract要約: 安定器符号上の論理BMは、2つの符号から任意の量子ビット対に置換された1つの物理BMに常にマッピング可能であることを示す。
我々は、物理レベルで1つの成功したBMが常に完全な論理情報を得ることができるスキームを見つけるのに十分な基準を定式化する。
- 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: Bell measurements (BMs) are ubiquitous in quantum information and technology. They are basic elements for quantum commmunication, computation, and error correction. In particular, when performed on logical qubits encoded in physical photonic qubits, they allow for a read-out of stabilizer syndrome information to enhance loss tolerance in qubit-state transmission and fusion. However, even in an ideal setting without photon loss, BMs cannot be done perfectly based on the simplest experimental toolbox of linear optics. Here we demonstrate that any logical BM on stabilizer codes can always be mapped onto a single physical BM perfomed on any qubit pair from the two codes. As a necessary condition for the success of a logical BM, this provides a general upper bound on its success probability, especially ruling out the possibility that the stabilizer information obtainable from only partially succeeding, physical linear-optics BMs could be combined into the full logical stabilizer information. We formulate sufficient criteria to find schemes for which a single successful BM on the physical level will always allow to obtain the full logical information by suitably adapting the subsequent physical measurements. Our approach based on stabilizer group theory is generally applicable to any stabilizer code, which we demonstrate for quantum parity, five-qubit, standard and rotated planar surface, tree, and seven-qubit Steane codes. Our schemes attain the general upper bound for all these codes, while this bound had previously only been reached for the quantum parity code.
- Abstract（参考訳）: ベル測定(BM)は、量子情報や技術においてユビキタスである。
これらは量子通信、計算、誤り訂正の基本的な要素である。
特に、物理フォトニック量子ビットで符号化された論理量子ビット上で実行されると、安定化器症候群の情報を読み出し、量子状態の伝送と融合における損失耐性を高めることができる。
しかし、光子損失のない理想的な設定であっても、BMは線形光学の最も単純な実験ツールボックスに基づいて完全には実行できない。
ここでは、安定化器符号上の任意の論理BMは、常に2つの符号から任意の量子ビット対に置換された1つの物理BMにマッピング可能であることを示す。
論理的BMの成功に必要な条件として、これは成功確率の一般的な上限を与えるが、特に部分的に成功しただけで得られる安定化器情報を、物理的線形光学BMを完全な論理的安定化器情報に組み込むことができる可能性を除外する。
物理レベルで1つの成功したBMが常に完全な論理情報を得るためのスキームを見つけるのに十分な基準を定式化します。
安定化器群理論に基づくアプローチは、一般に任意の安定化器符号に適用でき、量子パリティ、5量子ビット、標準および回転平面、ツリー、および7量子ビットステアーン符号を実証することができる。
我々のスキームはこれらのすべての符号の一般上界を達成するが、この境界は以前は量子パリティ符号に対してのみ到達していた。
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