論文の概要: Preparation of Large Fock States in Resonators with High Probability

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.20133v1
• Date: Thu, 20 Aug 2026 14:59:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-08-21 20:28:51.616764
• Title: Preparation of Large Fock States in Resonators with High Probability
• Title（参考訳）: 高確率共振器における大型フォック状態の調製
• Authors: Lucas R. S. Santos, Ciro M. Diniz, Daniel Z. Rossatto, Celso J. Villas-Boas,
• Abstract要約: 本稿では、量子非復号化光子数符号化と量子振幅増幅を組み合わせたプロトコルを提案する。 最大8量子ビットのレジスタを持つと、数百の励起を持つフォック状態のほぼ決定論的準備が可能となる。
• 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: Large Fock states are important resources for bosonic quantum information and quantum-enhanced metrology, but preparing them with high probability at large excitation numbers remains challenging, as deterministic methods become increasingly control-intensive, while measurement-based approaches typically suffer from low heralding probabilities. Here we propose a protocol that combines quantum nondemolition photon-number encoding with quantum amplitude amplification to enable high-probability heralded generation of large Fock states. Starting from a cavity mode prepared in a coherent state, Quantum Phase Estimation encodes photon-number information into a multi-qubit register, while Quantum Amplitude Amplification boosts the probability of a desired target outcome before measurement. The scheme has an immediate implementation in dispersive circuit-QED, but can be analogously adapted to other bosonic platforms with QND photon-number readout, such as cavity-QED. With a register of up to eight qubits, near-deterministic preparation of Fock states with hundreds of excitations is possible. We also show that the protocol can serve as the first stage of an extension toward generating a two-mode NOON state via a conditional beam-splitter operation.
• Abstract（参考訳）: 大きなフォック状態は、ボソニックな量子情報や量子エンハンスな量子論にとって重要な資源であるが、大きな励起数で高い確率で準備することは、決定論的手法がますます制御集約化され、測定に基づくアプローチは、通常、低いシェラルディング確率に悩まされるため、依然として困難である。 本稿では,量子非復号化光子数符号化と量子振幅増幅を組み合わせたプロトコルを提案する。 量子位相推定は、コヒーレントな状態で作成されたキャビティモードから始まり、光子数情報をマルチビットレジスタに符号化する一方、量子振幅増幅は測定前に所望の目標値の確率を高める。 このスキームは、分散回路QEDに即時実装されているが、キャビティQEDのようなQND光子数読み出しを持つ他のボソニックプラットフォームに類似して適用することができる。 最大8量子ビットのレジスタを持つと、数百の励起を持つフォック状態のほぼ決定論的準備が可能となる。 また、このプロトコルは、2モードのNOON状態を生成するための拡張の第1段階として、条件付きビームスプリッター操作によって機能することを示す。

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