論文の概要: Exponential improvement in benchmarking multiphoton interference
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10289v1
- Date: Thu, 15 Jan 2026 11:07:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.111793
- Title: Exponential improvement in benchmarking multiphoton interference
- Title（参考訳）: マルチ光子干渉のベンチマークにおける指数的改善
- Authors: Rodrigo M. Sanz, Emilio Annoni, Stephen C. Wein, Carmen G. Almudever, Shane Mansfield, Ellen Derbyshire, Rawad Mezher,
- Abstract要約: 量子フーリエ変換干渉計(QFT)の微分可能性と抑制則の関係の理解を深める新しい定理を導入する。
本稿では,素光子数に対して与えられた加算誤差までのGI推定に一定のサンプル複雑性を実現するためのQFT for GIを用いたプロトコルを提案する。
我々は、多くの関連するシナリオにおいて、プロトコルの最適性を証明し、Quandelaの再構成可能なフォトニック量子プロセッサを用いて、我々のアプローチを実験的に検証する。
- 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: Several photonic quantum technologies rely on the ability to generate multiple indistinguishable photons. Benchmarking the level of indistinguishability of these photons is essential for scalability. The Hong-Ou-Mandel dip provides a benchmark for the indistinguishability between two photons, and extending this test to the multi-photon setting has so far resulted in a protocol that computes the genuine n-photon indistinguishability (GI). However, this protocol has a sample complexity that increases exponentially with the number of input photons for an estimation of GI up to a given additive error. To address this problem, we introduce new theorems that strengthen our understanding of the relationship between distinguishability and the suppression laws of the quantum Fourier transform interferometer (QFT). Building on this, we propose a protocol using the QFT for benchmarking GI that achieves constant sample complexity for the estimation of GI up to a given additive error for prime photon numbers, and sub-polynomial scaling otherwise, representing an exponential improvement over the state of the art. We prove the optimality of our protocol in many relevant scenarios and validate our approach experimentally on Quandela's reconfigurable photonic quantum processor, where we observe a clear advantage in runtime and precision over the state of the art. We therefore establish the first scalable method for computing multi-photon indistinguishability, which applies naturally to current and near-term photonic quantum hardware.
- Abstract（参考訳）: いくつかのフォトニック量子技術は、複数の識別不可能な光子を生成する能力に依存している。
これらの光子の識別不能度をベンチマークすることはスケーラビリティに不可欠である。
香港・ウー・マンデル・ディップは、2つの光子間の区別不可能性のベンチマークを提供し、このテストを多光子設定に拡張した結果、真のn-光子識別不可能性(GI)を計算するプロトコルが得られた。
しかし、このプロトコルは、GI推定のための入力光子の数を所定の加算誤差まで指数関数的に増加させるサンプル複雑性を持つ。
この問題に対処するために、量子フーリエ変換干渉計(QFT)の微分可能性と抑制法則の関係の理解を深める新しい定理を導入する。
そこで本研究では,素光子数に対する加算誤差に対するGI推定に一定のサンプル複雑性を達成し,それ以外はサブポリノミカルスケーリングを実現するため,GIのベンチマークにQFTを用いたプロトコルを提案する。
我々は,多くの関連するシナリオにおいてプロトコルの最適性を証明し,Quandelaの再構成可能なフォトニック量子プロセッサを用いて,我々のアプローチを実験的に検証する。
したがって、我々は、現在および短期のフォトニック量子ハードウェアに自然に適用する、マルチ光子不明瞭性を計算するための最初のスケーラブルな方法を確立する。
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