論文の概要: Single-photon-boosted type-I fusion gates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.27315v1
• Date: Sat, 28 Mar 2026 15:43:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-31 23:18:44.899759
• Title: Single-photon-boosted type-I fusion gates
• Title（参考訳）: 単光子発振型I型核融合ゲート
• Authors: A. A. Melkozerov, S. S. Straupe, M. Yu. Saygin,
• Abstract要約: 核融合測定は線形光学量子コンピューティングと量子ネットワークの鍵となるプリミティブである。 本稿では,4個の単光子と受動線形光学を用いて,総成功確率を3/4ドルに向上するタイプI融合ゲートを提案する。
• 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: Fusion measurements are a key primitive for linear-optical quantum computing and quantum networks. Type-I and type-II fusion gates are widely used to combine small entangled resource states into larger photonic states, but without ancillary resources their success probability is limited to $1/2$. Existing $3/4$-efficient type-I schemes rely on entangled Bell-pair ancillary states, whose preparation is itself probabilistic and resource-intensive. Here we propose a boosted type-I fusion gate that achieves a total success probability of $3/4$ using only four ancillary single photons and passive linear optics. The gate succeeds directly with probability $5/8$, while a distillation step converts partially entangled outcomes into additional successful events. We quantify the practical advantage of this scheme by estimating the photonic resources required for generating representative large entangled photonic states and show that the proposed gate significantly reduces the required overhead. These results expand the set of resource-efficient linear-optical primitives and enable a substantial reduction in the resource requirements for scalable photonic quantum computing and quantum communication.
• Abstract（参考訳）: 核融合測定は線形光学量子コンピューティングと量子ネットワークの鍵となるプリミティブである。 タイプIとタイプIIの融合ゲートは、小さな絡み合った資源状態をより大きなフォトニック状態に結合するために広く用いられているが、補助的な資源がなければ成功確率は1/2$に制限される。 既存の3/4ドル効率のタイプIスキームは、それ自体が確率的で資源集約的なベルペア補助状態に依存している。 本稿では,4個の単光子と受動線形光子のみを用いて,総成功確率を3/4ドルに向上するタイプI融合ゲートを提案する。 ゲートは5/8ドルの確率で直接成功し、蒸留工程では部分的に絡み合った結果がさらなる成功イベントへと変換される。 我々は,この方式の実用的利点を,代表的な大きな絡み合ったフォトニック状態を生成するために必要なフォトニックリソースを推定することにより定量化し,提案したゲートが要求されるオーバーヘッドを著しく低減することを示す。 これらの結果は、リソース効率のよい線形光学プリミティブの集合を拡張し、スケーラブルなフォトニック量子コンピューティングと量子通信のリソース要求を大幅に削減する。

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