論文の概要: Picosecond Schrödinger cat states for ultrafast optical quantum processing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.24002v1
- Date: Mon, 22 Jun 2026 23:17:45 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-24 22:16:48.710299
- Title: Picosecond Schrödinger cat states for ultrafast optical quantum processing
- Title（参考訳）: 超高速光量子処理のためのピコ秒シュレーディンガー猫状態
- Authors: Mamoru Endo, Kan Takase, Takefumi Nomura, Tatsuki Sonoyama, Kazuma Takahashi, Sachiko Takasu, Daiji Fukuda, Takahiro Kashiwazaki, Asuka Inoue, Takeshi Umeki, Peter van Loock, Petr Marek, Radim Filip, Warit Asavanant, Akira Furusawa,
- Abstract要約: 非ガウス状態は、普遍的でフォールトトレラントな光量子コンピューティングに必要な資源である。
ピコ秒光波パケットにおける多光子一般化光子サブトラクションを実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.18553325470600032
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Non-Gaussian states are essential resources for universal, fault-tolerant optical quantum computing, but their generation rate remains limited by low heralding probabilities and operation in nanosecond temporal modes. Here, we demonstrate multi-photon generalized photon subtraction in picosecond optical wave packets, establishing the state-generation capability required for high-rate operation by addressing the temporal-mode bottleneck that has constrained the achievable rate. Two interfering ultrashort squeezed vacua are heralded by photon-number-resolving detection with a high-speed transition-edge sensor and characterized by pulsed homodyne detection matched to 10-ps temporal modes at a 5-MHz pump repetition rate. We reconstruct Wigner functions without loss correction that exhibit up to four distinct negative regions for four-photon heralding, together with an effective cat-state amplitude of $α_{\mathrm{eff}} = 1.69$. This amplitude approaches the range of practical relevance for fault-tolerant cat-code architectures and for adaptive breeding toward logical-qubit generation, while the picosecond temporal mode establishes a platform compatible with high-rate, scalable time-multiplexed photonic architectures.
- Abstract（参考訳）: 非ガウス状態は、普遍的でフォールトトレラントな光量子コンピューティングにとって必須の資源であるが、その生成速度は、ナノ秒時間モードでの低いシャーディング確率と演算によって制限されている。
ここでは、ピコ秒光波パケットにおける多光子一般化光子サブトラクションを実証し、達成可能な速度を制限した時間モードボトルネックに対処することにより、高速動作に必要な状態生成能力を確立する。
高速な遷移エッジセンサによる光子数分解検出により、2つの干渉超短パルス狭圧真空を隠蔽し、5MHzのポンプ繰り返し速度で10-psの時間モードに一致したパルスホモダイン検出を特徴とする。
我々は、4光子ヘラルディングにおいて最大4つの異なる負の領域を示す損失補正なしでウィグナー関数を再構築し、有効猫状態振幅は$α_{\mathrm{eff}} = 1.69$である。
この振幅は、フォールトトレラントなキャットコードアーキテクチャと論理キュービット生成への適応的繁殖の実践的関連性の範囲に近づき、ピコ秒時間モードは、高レートでスケーラブルな時間多重化フォトニックアーキテクチャと互換性のあるプラットフォームを確立する。
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