論文の概要: Linear optical fan-out gates using fewer ancillary single photons with enhanced success probability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.15608v1
- Date: Sun, 16 Aug 2026 08:12:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 19:59:03.363416
- Title: Linear optical fan-out gates using fewer ancillary single photons with enhanced success probability
- Title（参考訳）: 成功確率の増大した単光子少ない単光子を用いた線形光ファンアウトゲート
- Abstract要約: フォトニック量子ゲートは、幅広い光学量子情報処理タスクの基本的な構成要素である。
本稿では,ポストセレクトされた3ビットファンアウトゲートを実装するための効率的な線形光学方式を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.526588192081009
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Photonic quantum gates are fundamental building blocks for a wide range of optical quantum information processing tasks. We propose an efficient linear-optical scheme for implementing a post-selected three-qubit fan-out gate (also known as a controlled-NOT-NOT gate) using only two ancillary single photons and linear optical elements. The scheme can be generalized to an $n$-qubit fan-out gate, requiring $(n-1)$ ancillary single photons and $(3n-3)$ polarizing beam splitters (PBSs), with a success probability of $\left(\frac{1}{4}\right)^{n-1}$. Compared to the standard gate decomposition approach, which requires $(2n-2)$ ancillary single photons, $(5n-5)$ PBSs, and yields a success probability of $\left(\frac{1}{8}\right)^{n-1}$. Our scheme significantly reduces the resource overhead and improves the success probability. We further evaluate the gate performance and demonstrate improved robustness compared to gate decomposition-based methods.
- Abstract（参考訳）: フォトニック量子ゲートは、幅広い光学量子情報処理タスクの基本的な構成要素である。
本稿では,2個の単光子と線形光学素子のみを用いて,ポストセレクトされた3ビットファンアウトゲート(制御NOT-NOTゲートとしても知られる)を実装するための効率的な線形光学的手法を提案する。
このスキームは、$(n-1)$単光子と$(3n-3)$偏光ビームスプリッター (PBSs) を必要とする$n$-qubitファンアウトゲートに一般化することができ、成功確率は$\left(\frac{1}{4}\right)^{n-1}$である。
標準ゲート分解法と比較すると、$(2n-2)$ acillary single photons、$(5n-5)$ PBSsが必要であり、成功確率は$\left(\frac{1}{8}\right)^{n-1}$である。
提案手法は,資源のオーバーヘッドを大幅に低減し,成功確率を向上する。
さらにゲート性能を評価し,ゲート分解法と比較してロバスト性を向上した。
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