論文の概要: Limits of heralded photonic Bell-state generation in the presence of loss
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.01549v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 00:12:50 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.282789
- Title: Limits of heralded photonic Bell-state generation in the presence of loss
- Title（参考訳）: 喪失の有無による光合成ベル状態生成の限界
- Abstract要約: 高品質な光子の絡み合った状態は、通信、センシング、計算にまたがる量子情報科学(QIS)の応用をもたらす。
多くの離散可変フォトニックQISアーキテクチャでは、小さな絡み合った種子状態の融合測定によって大きな応用可能な状態が構築されている。
我々は、事象対応のベル状態を生成するための5つの隠蔽スキームを解析し、それらの隠蔽確率、忠実性、エラーの堅牢性を対比した。
- 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: High-quality entangled states of photons underlie quantum information science (QIS) applications across communication, sensing, and computing. In many discrete-variable photonic QIS architectures, large application-ready states (e.g., cluster states, repeater graph states) are constructed via fusion measurements on small entangled seed states, of which Bell states are the fundamental example. The quality of seed-state generation therefore sets a baseline for application performance, making it crucial to understand this process under realistic error mechanisms, particularly in integrated photonics experiments. In this work, we analyze five heralded schemes for generating event-ready photonic Bell states, contrasting their heralding probabilities, fidelities, and error robustness. We develop a hierarchy of error models, progressing from an analytically tractable lumped-loss model to realistic heralded single-photon sources with multiphoton emission errors and finally to integrated frequency-bin implementations with architecture-dependent loss. Across these models, we find that schemes based on higher-order multiphoton interference provide superior fidelity robustness in low-loss implementations, while lower-photon-number schemes can be preferable when probabilistic sources or lossy beamsplitters dominate the resource cost. Our results provide design guidance for integrated discrete-variable quantum photonics, with particular relevance for frequency-bin architectures where active beamsplitter loss can determine the optimal resource-state-generation strategy.
- Abstract（参考訳）: 高品質な光子の絡み合った状態は、通信、センシング、計算にまたがる量子情報科学(QIS)の応用をもたらす。
多くの離散可変フォトニックQISアーキテクチャでは、大きなアプリケーション対応状態(例えばクラスタ状態、リピータグラフ状態)が小さな絡み合ったシード状態の融合測定によって構築され、ベル状態が基本的な例である。
したがって、シードステート生成の品質はアプリケーションパフォーマンスの基準となるため、特に統合フォトニクス実験において、現実的なエラーメカニズムの下でこのプロセスを理解することが重要である。
本研究では,事象対応型フォトニックベル状態を生成するための5つの階層化スキームを解析し,その階層化確率,忠実度,エラーの堅牢性について対比した。
提案手法は,多光子放射誤差を持つ実効的な単一光子源へと進化し,最終的にはアーキテクチャ依存の損失を伴う周波数ビン実装へと発展する。
これらのモデル全体では、高次多重光子干渉に基づくスキームが低損失実装において優れた忠実性を提供するのに対し、低光子数スキームは、確率的情報源や損失ビームスプリッタが資源コストを支配している場合に好適である。
本研究は, アクティブビームスプリッタ損失が最適資源生成戦略を決定する周波数ビンアーキテクチャにおいて, 離散可変量子フォトニクスの集積化に関する設計指針を提供する。
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