論文の概要: Camera-enabled scalable homodyne detection of multimode quantum light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.10387v1
- Date: Tue, 09 Jun 2026 03:53:58 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-10 15:40:58.308227
- Title: Camera-enabled scalable homodyne detection of multimode quantum light
- Title（参考訳）: カメラによる多モード量子光のスケーラブルなホモダイン検出
- Authors: Young-Do Yoon, Chan Roh, Geunhee Gwak, Young-Sik Ra,
- Abstract要約: ホモジン検出は、絡み合った状態を利用するための重要な量子測定である。
ここでは、多数の画素を充電結合デバイスカメラに利用することにより、スケーラブルで効率的なホモダイン検出を実現する。
この研究は量子計測のスケーラブルな方法を提供し、大規模量子情報処理の道を開いた。
- 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: Scalability is a key challenge in advancing quantum technologies such as quantum computing, communication, and metrology. Photonic systems offer a promising route to scalability by enabling the deterministic generation of large-scale entangled states. Homodyne detection is an essential quantum measurement to exploit such entangled states, enabling quantum-enhanced measurement, deterministic quantum teleportation, GKP-state breeding, and quantum error correction. Despite the recent progress in generating large-scale quantum states, realizing quantum measurement at scale remains a major challenge. Here we realize scalable and efficient homodyne detection by leveraging a large number of pixels in a charge-coupled-device (CCD) camera. Our approach enables shot-noise-limited quadrature measurements of 60 optical modes simultaneously, while requiring only nanowatt-level local oscillator power per mode -- a six-order-of-magnitude reduction compared to conventional methods. The system achieves clearance exceeding 24 dB for all modes with negligible crosstalk. We demonstrate its compatibility with a large-scale quantum state by directly observing squeezing and entanglement in 60 optical modes. Furthermore, we showcase applications in verifying multipartite entanglement and in the conditional preparation of multimode states. This work provides a scalable method for quantum measurement, paving the way for large-scale quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: スケーラビリティは、量子コンピューティング、通信、気象学といった量子技術の進歩における重要な課題である。
フォトニックシステムは、大規模絡み合った状態の決定論的生成を可能にすることにより、スケーラビリティへの有望な経路を提供する。
ホモダイン検出は、そのような絡み合った状態を利用するための必須量子測定であり、量子エンハンスな測定、決定論的量子テレポーテーション、GKP状態の育種、量子誤り訂正を可能にしている。
最近の大規模量子状態の生成の進歩にもかかわらず、スケールでの量子測定を実現することは大きな課題である。
そこで我々は,CCD(Charge-coupled-Device)カメラにおいて,多数の画素を活用することにより,スケーラブルで効率的なホモダイン検出を実現する。
提案手法では,60光モードのショットノイズに制限された4次測定が可能であり,従来の手法に比べて6次縮小のナノワットレベルの局所発振器電力しか必要としない。
このシステムは、無視可能なクロストークを持つ全てのモードに対して24dBを超えるクリアランスを達成する。
我々は60光モードでスキューズや絡み合いを直接観察することで、大規模な量子状態との整合性を実証する。
さらに,マルチパーティの絡み合いの検証や,マルチモード状態の条件付き準備にも応用例を挙げる。
この研究は量子計測のスケーラブルな方法を提供し、大規模量子情報処理の道を開いた。
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