論文の概要: Characterization of errors in photon-heralded quantum operations between non-interacting quantum emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.04312v1
• Date: Wed, 03 Jun 2026 00:39:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-04 20:44:18.445837
• Title: Characterization of errors in photon-heralded quantum operations between non-interacting quantum emitters
• Title（参考訳）: 非相互作用量子エミッタ間の光子を主成分とする量子演算における誤差のキャラクタリゼーション
• Authors: Mahsa Karimi, Samuel Mister, Christoph Simon, Stephen C. Wein,
• Abstract要約: 量子演算における小さなマルコフ誤差の解析を可能にする解析摂動フレームワークを開発した。 数値シミュレーションに対して,繰り返し再帰的なCZゲート上での摂動予測をベンチマークする。 我々は、光操作誤差の代表的な例として、コヒーレント位相シフト器の誤校正を解析するために、同じ枠組みを適用した。
• 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: We develop an analytic perturbative framework that enables the analysis of small Markovian errors in probabilistic, photon-heralded quantum operations between non-interacting emitters. Building on and extending the Zero-Photon-Generation (ZPG) framework, we derive closed-form perturbative solutions that capture both ideal (zero-order) and noisy (low-order) gate dynamics conditioned on time-integrated photon counting. Our framework provides analytic solutions to process matrices and Pauli error weights up to leading order, bridging the gap between detailed physical imperfections of a system and its corresponding abstract Pauli noise models. Moreover, our framework captures imperfections across the full physical system stack, from photon generation to optical manipulation. We benchmark the resulting perturbative predictions on a repeat-until-success CZ gate against numerical simulations, demonstrating accurate modeling of source-induced noise, and then apply the same framework to analyze coherent phase-shifter miscalibrations as a representative example of optical-manipulation errors. The methods developed in this work enable physics-informed parameter tuning to optimize gate designs and develop tailored quantum error correction protocols toward fault-tolerant quantum computing using hybrid light--matter quantum systems.
• Abstract（参考訳）: 我々は,非相互作用エミッタ間の確率的,光子を主成分とする量子演算において,小さなマルコフ誤差の解析を可能にする解析摂動フレームワークを開発した。 ゼロ光子生成(ZPG)フレームワーク上に構築し拡張することにより、時間積分光子計数で条件付けられた理想(ゼロ次)と雑音(低次)の両方を捉える閉形式摂動解を導出する。 このフレームワークは, プロセス行列の解析解と, パウリの誤差重みを先行順まで引き上げ, システムの詳細な物理的欠陥とそれに対応する抽象的なパウリノイズモデルとのギャップを埋める。 さらに,本フレームワークは,光子生成から光操作に至るまで,物理システムスタック全体の欠陥を捕捉する。 提案手法は,光操作誤差の代表的な例として,連続位相-シフターの誤校正解析に同一の枠組みを適用し,数値シミュレーションに対して繰り返し解離するCZゲートの摂動予測をベンチマークする。 本研究で開発された手法は、物理インフォームドパラメータチューニングにより、ゲート設計を最適化し、ハイブリッド光-マッター量子システムを用いたフォールトトレラント量子コンピューティングに向けた調整された量子エラー補正プロトコルを開発することができる。

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