論文の概要: Photon Sorting with a Quantum Emitter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.21758v1
• Date: Thu, 23 Apr 2026 15:06:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-24 14:40:06.671544
• Title: Photon Sorting with a Quantum Emitter
• Title（参考訳）: 量子エミッタを用いた光子ソルティング
• Authors: Kasper H. Nielsen, Etienne Corminboeuf, Benedikt Tissot, Love A. Pettersson, Sven Scholz, Arne Ludwig, Leonardo Midolo, Anders S. Sørensen, Peter Lodahl, Ying Wang, Stefano Paesani,
• Abstract要約: 固体量子エミッタにおける光子散乱に起因する非線形性に基づく光子選別回路を実証する。 本システムでは,光子を伴わずに57%の成功確率でBSMを有効化でき,線形光学限界を50%超えた。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.044827820892363
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-quality photonic Bell state measurements (BSMs) enable scalable universal quantum computing and long distance quantum communication. However, when implemented with linear optics, BSMs are fundamentally probabilistic, introducing substantial hardware overheads and limiting noise tolerance in photonic quantum computing architectures. Nonlinear interactions at the single-photon level can overcome these limitations by enabling near-deterministic photon-photon gates. Here, we demonstrate a passive photon-sorting circuit based on the induced nonlinearity arising from photon scattering in a solid-state quantum emitter. The scattering is implemented in a directional waveguide-emitter coupling interface and embedded on-chip into a linear optical circuit, through which we demonstrate sorting of one- and two-photon components with a success probability of 62%. We find that the current system can enable BSMs with a 57% post-selected success probability without ancillary photons, exceeding the linear-optical limit of 50%, and can be readily improved to >65% with design optimisations.
• Abstract（参考訳）: 高品質なフォトニックベル状態測定(BSM)は、スケーラブルな普遍量子コンピューティングと長距離量子通信を可能にする。 しかし、線形光学で実装する場合、BSMは基本的に確率的であり、ハードウェアのオーバーヘッドが大きくなり、フォトニック量子コンピューティングアーキテクチャではノイズ耐性が制限される。 単一光子レベルでの非線形相互作用は、ほぼ決定論的光子-光子ゲートによってこれらの制限を克服することができる。 ここでは、固体量子エミッタにおける光子散乱に起因する非線形性に基づく受動光子選別回路を実演する。 この散乱は指向性導波路-エミッタ結合界面に実装され、線形光回路にオンチップを埋め込み、1光と2光の成分を62%の成功確率でソートすることを示した。 その結果, 線形光学限界を50%以上越え, 設計最適化により容易に65%まで向上できることがわかった。

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