論文の概要: Preparation of Multimode NOON States via Floquet-Engineered Conditional Chiral Excitation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.14524v1
- Date: Sun, 13 Sep 2026 14:00:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-16 07:15:05.834207
- Title: Preparation of Multimode NOON States via Floquet-Engineered Conditional Chiral Excitation
- Title（参考訳）: Floquet-Engineered Conditional Chiral Excitationによる多モードNOON状態の調製
- Abstract要約: NOON状態はハイゼンベルクに制限された位相感度を持ち、量子化メトロジーに不可欠である。
我々は,$d$レベルの量子コントローラが$d$ボソニックモードの力学を仲介するFloquet-Engineered Conditional-routingフレームワークを開発した。
任意の奇数次元ネットワークにおける制御可能なカイラルルーティングとマルチモードNOON状態生成のための系統的なフロケット構成を構築した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.353883259430939
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The NOON states possess Heisenberg-limited phase sensitivity and are crucial for quantum-enhanced metrology. In our work, we develop a Floquet-engineered conditional-routing framework in which a $d$-level quantum controller mediates the dynamics of $d$ bosonic modes. For an arbitrary odd dimension $d=2s+1$, the $d$-level system can act as a ``quantum knob" by tuning its initial states to coherently control the direction of chiral excitation flow, such that different controller eigenstates generate distinct cyclic-routing branches of the bosonic excitations. By choosing $s$ harmonics, we construct an exact qudit-controlled cyclic permutation and use it to formulate a general protocol for preparing odd-$d$-mode NOON states. The same framework also enables programmable complex amplitudes through appropriate preparation of the controller state. As concrete realizations, we show that the three-mode case requires only a single harmonic and exhibits two oppositely directed chiral branches together with a stationary branch, whereas the five-mode case requires two harmonics and both nearest- and next-nearest-neighbor chiral hoppings. Meanwhile, taking the three-mode realization as a representative example, we assess the influence of systematic imperfections and dissipation on the conditional-routing dynamics and identify parameter regimes in which the routing operation remains accurate. Our results establish a systematic Floquet construction for controllable chiral routing and multimode NOON-state generation in arbitrary odd-dimensional networks, with potential applications in quantum information processing and quantum metrology.
- Abstract（参考訳）: NOON状態はハイゼンベルクに制限された位相感度を持ち、量子化メトロジーに不可欠である。
本研究では,Floquet-engineered Conditional-routingフレームワークを開発し,$d$レベルの量子コントローラが$d$ボソニックモードのダイナミクスを仲介する。
任意の奇次元$d=2s+1$の場合、$d$レベルのシステムは、初期状態を調整してカイラル励起フローの方向をコヒーレントに制御することで、ボソニック励起の異なる制御固有状態が異なる巡回帰納分岐を生成するように、 ``quantum knob" として振る舞うことができる。
$s$高調波を選択することで、正確なqudit制御の循環置換を構築し、奇数$$-mode NOON状態を作成するための一般的なプロトコルを定式化する。
同じフレームワークは、コントローラ状態の適切な準備を通じて、プログラム可能な複雑な振幅を可能にする。
具体化が進むにつれて,3モードのケースは1つのハーモニックしか必要とせず,2つの反対方向のキラル分岐と静止枝が同時に現れるのに対し,5モードのケースは2つのハーモニックと,最も近い隣のキラルホッピングと隣のアレストホッピングの両方を必要とすることがわかった。
一方, 3モード実現を代表例として, 系統的不完全性や消散が条件付きルーティング力学に与える影響を評価し, ルーティング操作が正確であるパラメータ状態を特定する。
任意の奇数次元ネットワーク上での制御可能なキラルルーティングとマルチモードNOON状態生成のための体系的なフロケット構成を構築し,量子情報処理や量子メトロジーへの応用の可能性について検討した。
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