論文の概要: A single programmable photonic circuit for universal quantum measurements
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.20085v1
- Date: Fri, 20 Mar 2026 16:07:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-23 19:48:39.22289
- Title: A single programmable photonic circuit for universal quantum measurements
- Title（参考訳）: 普遍量子計測のための単一プログラマブルフォトニック回路
- Authors: Wen-Zhe Yan, Lan-Tian Feng, Zhibo Hou, Yuan-Yuan Zhao, Carles Roch i Carceller, Armin Tavakoli, Huangjun Zhu, Guang-Can Guo, Xi-Feng Ren, Guo-Yong Xiang,
- Abstract要約: 任意の量子計測を可能にすることで、制限を克服するプログラマブルな計測プロセッサを実証する。
我々は、ランダムに選択された100の計測値に対して測定トモグラフィーを行い、平均忠実度97.7%を達成することにより、プロセッサをベンチマークする。
プロセッサの性能は、3つの重要な量子情報タスクにおける射影測定の理論的限界を超える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.1665825608571536
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Programmable photonic quantum processors face a critical challenge: despite significant advances in quantum state preparation and manipulation, measurements remain limited to projective techniques. Here, we demonstrate a programmable measurement processor that overcomes this limitation by enabling arbitrary quantum measurements within a scalable circuit framework. Our large-scale integrated photonic architecture achieves precise coherent control of ancillary quantum systems, realizing a universal four-dimensional quantum measurement device. We benchmark the processor by performing measurement tomography on 100 randomly selected measurements, achieving an average fidelity of 97.7%. The processor's performance exceeds the theoretical limits of projective measurements in three key quantum information tasks: state discrimination (with 23 times lower error), state estimation (with 10.6% higher fidelity), and randomness generation (with 37% more randomness yield), demonstrating its high operational quality. This work establishes a fully programmable quantum measurement processor, advancing the development of universal quantum operations for photonic quantum information processing by providing the key missing component.
- Abstract（参考訳）: プログラム可能なフォトニック量子プロセッサは、量子状態の準備と操作の大幅な進歩にもかかわらず、計測は射影技術に限られている。
本稿では、スケーラブルな回路フレームワーク内で任意の量子計測を可能にすることで、この制限を克服するプログラマブルな計測プロセッサを実証する。
我々の大規模集積フォトニックアーキテクチャは、普遍的な4次元量子測定装置を実現することで、補助量子系の正確なコヒーレント制御を実現する。
我々は、ランダムに選択された100の計測値に対して測定トモグラフィーを行い、平均忠実度97.7%を達成することにより、プロセッサをベンチマークする。
プロセッサの性能は、状態判別(23倍の誤差)、状態推定(10.6%の忠実度)、ランダムネス生成(37%のランダムネス収率)という3つの重要な量子情報タスクにおける射影測定の理論的限界を超える。
この研究は、完全プログラマブルな量子計測プロセッサを確立し、鍵を欠いたコンポーネントを提供することで、フォトニック量子情報処理のための普遍的な量子演算の開発を進める。
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