論文の概要: Linear optical Bell state measurement for rotation-symmetric cat codes

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.22832v1
• Date: Mon, 22 Jun 2026 04:14:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-24 16:10:15.162669
• Title: Linear optical Bell state measurement for rotation-symmetric cat codes
• Title（参考訳）: 回転対称猫符号の線形光ベル状態測定
• Authors: Issa Oe, Suguru Endo, Rui Asaoka,
• Abstract要約: 回転対称キャット符号(RS-cat code)は、量子情報処理のためのボソニック符号である。 本研究では,半ビームスプリッタのみを用いたRS-cat符号のベル状態測定プロトコルについて検討する。 我々は、光子損失による成功確率を数値的に評価し、高次RS-cat符号が有利となる損失状態を特定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.28675177318965045
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rotation-symmetric cat (RS-cat) codes are a bosonic-code platform for quantum information processing, combining finite-energy realizability with robustness against photon loss through their discrete rotational symmetry. For applications in long-distance quantum communication and fusion-based quantum computation (FBQC), efficient Bell state measurement (BSM) is a key primitive. In this work, we consider a BSM protocol for RS-cat codes using only a half beam splitter (HBS) and photon-number-resolving detectors (PNRDs). By exploiting the characteristic photon-number structure induced by the discrete rotational symmetry of RS-cat codes, our protocol extracts both photon-number modulo and phase information for Bell-state discrimination. We show that, under ideal loss-free conditions, the proposed BSM protocol becomes deterministic for arbitrary symmetry order $N$ for sufficiently large amplitudes $α$. We further numerically evaluate the success probability under photon loss and identify the loss regime in which higher-order RS-cat codes provide an advantage. Finally, we show that post-selection can enhance the success probability.
• Abstract（参考訳）: 回転対称猫符号(RS-cat codes)は、量子情報処理のためのボソニック・コード・プラットフォームであり、有限エネルギー実現性と光子損失に対する頑健性を組み合わせた離散回転対称性である。 長距離量子通信および核融合型量子計算(FBQC)の応用では、ベル状態測定(BSM)が鍵となる。 本研究では,半ビームスプリッタ(HBS)と光子数分解検出器(PNRD)のみを用いたRS-cat符号のBSMプロトコルについて検討する。 RS-cat符号の離散回転対称性によって引き起こされる特性光子数構造を利用して,ベル状態判別のための光子数変調と位相情報の両方を抽出する。 理想的な損失のない条件下では、提案したBSMプロトコルは、十分な大きな振幅に対して、任意の対称性のオーダー$N$に対して決定論的になる。 さらに、光子損失による成功確率を数値的に評価し、高次RS-cat符号が有利となる損失状態を特定する。 最後に, ポストセレクションにより, 成功確率が向上することを示す。

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