論文の概要: Heralding probability optimization for nonclassical light generated by photon counting measurements on multimode Gaussian states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2604.25910v1
• Date: Tue, 28 Apr 2026 17:55:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-29 16:49:17.987616
• Title: Heralding probability optimization for nonclassical light generated by photon counting measurements on multimode Gaussian states
• Title（参考訳）: マルチモードガウス状態における光子計数測定による非古典光の予測確率最適化
• Authors: Jaromír Fiurášek,
• Abstract要約: 条件付き量子状態生成スキームでは、階層化確率は方程式系の探索解として定式化できることを示す。 このアプローチは、利用可能な単一モジュールのスクイーズにバウンダリをシームレスに組み込むことができる。 我々はコヒーレントな変位が消えるガウス状態に焦点をあてるので、条件付き生成状態はよく定義されたクワッドン数パリティを持つ。
• 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: Generation of highly non-classical quantum states of light is essential for optical quantum information processing and quantum metrology. Given the lack of sufficiently strong nonlinear interactions between optical fields, the commonly employed optical quantum-state preparation schemes are conditional, based on nonlinearity induced by heralding photon number measurement on a part of a multimode squeezed Gaussian state. Development and optimization of such probabilistic quantum-state engineering schemes represents one of the central challenges in current quantum optics. As technology advances and experiments progress to detection of higher numbers of photons, the maximization of the heralding probability becomes essential to ensure sufficiently high state-preparation rates. Here, we show that for the conditional quantum state preparation schemes based on Gaussian states and photon number measurements the maximization of the heralding probability can be formulated as finding solution to a system of polynomial equations, which offers an efficient way to find the optimal configuration and allows us to apply techniques dedicated specifically to solving such systems of equations. Our approach can seamlessly incorporate bounds on the available single-mode quadrature squeezing, which is highly experimentally relevant. We mainly consider generation of finite superpositions of Fock states but show that the approach can be straightforwardly extended to generation of squeezed superpositions of Fock states. We focus on Gaussian states with vanishing coherent displacements, hence the conditionally generated states have well defined photon number parity. We illustrate our general methodology on examples of generation of single-mode and two-mode states with two heralding modes.
• Abstract（参考訳）: 光の非古典的な量子状態の生成は、光学量子情報処理と量子気象学に不可欠である。 光学場間の十分な強い非線形相互作用が欠如していることを考えると、一般的に用いられる光量子状態準備スキームは、多重モード圧縮ガウス状態の一部の光子数測定によって誘導される非線形性に基づく条件付きである。 このような確率論的量子状態工学スキームの開発と最適化は、現在の量子光学における中心的な課題の1つである。 技術が進歩し、実験がより多くの光子の検出に進むにつれて、十分な高い状態調整率を確保するために、シーディング確率の最大化が不可欠となる。 ここでは、ガウス状態と光子数の測定に基づく条件付き量子状態準備スキームについて、多項式方程式系の解を見つける方法として、階層化確率の最大化を定式化できることを示し、最適構成を求める効率的な方法を提供し、そのような方程式系を解くための専門技術を適用することができる。 提案手法は, 使用可能な単一モードの二次的スクイージングのバウンダリをシームレスに組み込むことが可能であり, 非常に実験的に関係している。 主にFock状態の有限重ね合わせの生成を検討するが、Fock状態の圧縮重ね合わせの生成にアプローチが直接拡張可能であることを示す。 我々は、コヒーレントな変位が消えるガウス状態に焦点を当て、条件付き生成状態は、適切に定義された光子数パリティを持つ。 本報告では,2つのヘラルディングモードを持つ単一モード状態と2モード状態の生成例について概説する。

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