論文の概要: Deterministic and scalable generation of large Fock states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.10559v1
- Date: Thu, 15 Jan 2026 16:23:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-16 19:43:19.220453
- Title: Deterministic and scalable generation of large Fock states
- Title（参考訳）: 大規模フォック状態の決定論的かつスケーラブルな生成
- Authors: Mo Xiong, Jize Han, Chuanzhen Cao, Jinbin Li, Qi Liu, Zhiguo Huang, Ming Xue,
- Abstract要約: 本稿では,100の順序で光子数まで0.9以上の忠実度を持つ巨大フォック状態を生成するためのプロトコルを提案する。
本手法は,遺伝的アルゴリズムのグローバル探索効率とアダムの適応収束を結合したハイブリッドな遺伝的・アダム最適化フレームワークを用いる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.951127807254868
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: The scalable and deterministic preparation of large Fock-number states represents a long-standing frontier in quantum science, with direct implications for quantum metrology, communication, and simulation. Despite significant progress in small-scale implementations, extending such state generation to large excitation numbers while maintaining high fidelity remains a formidable challenge. Here, we present a scalable protocol for generating large Fock states with fidelities exceeding 0.9 up to photon numbers on the order of 100, achieved using only native control operations and, when desired, further enhanced by an optional post-selection step. Our method employs a hybrid Genetic-Adam optimization framework that combines the global search efficiency of genetic algorithms with the adaptive convergence of Adam to optimize multi-pulse control sequences comprising Jaynes-Cummings interactions and displacement operations, both of which are native to leading experimental platforms. The resulting control protocols achieve high fidelities with shallow circuit depths and strong robustness against parameter variations. These results establish an efficient and scalable pathway toward high-fidelity non-classical state generation for precision metrology and fault-tolerant quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 大規模フォック数状態のスケーラブルで決定論的準備は、量子科学における長年のフロンティアであり、量子力学、通信、シミュレーションに直接的な意味を持つ。
小規模実装の大幅な進歩にもかかわらず、そのような状態生成を大きな励起数にまで拡張し、高い忠実さを維持しながら維持することは深刻な課題である。
本稿では,100桁の光子数に対して0.9を超える大きなフォック状態を生成するためのスケーラブルなプロトコルを提案する。
提案手法では,遺伝的アルゴリズムのグローバル探索効率とAdamの適応収束を併用して,Jaynes-Cummings相互作用と変位操作を含むマルチパルス制御シーケンスを最適化する。
結果として得られる制御プロトコルは、浅い回路深さとパラメータ変動に対する強い堅牢性を持つ高忠実度を実現する。
これらの結果は、高精度メトロジーおよびフォールトトレラント量子技術のための高忠実性非古典的状態生成への効率的かつスケーラブルな経路を確立する。
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