論文の概要: Optimal interferometric certification of multi-photon indistinguishability
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37620v1
- Date: Tue, 29 Sep 2026 14:00:08 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.594046
- Title: Optimal interferometric certification of multi-photon indistinguishability
- Title（参考訳）: 多光子識別不能性の最適干渉計測
- Abstract要約: 多光子識別性はフォトニック量子技術の鍵となる資源である。
我々は、F_mathrmind$を$N$-光子状態の忠実度を推定または束縛する2つの効率的で実験的にフレンドリなプロトコルを開発した。
- 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: Multiphoton indistinguishability is a key resource for photonic quantum technologies, yet its characterization typically relies on resource-intensive methods. In this work, we develop two efficient and experimentally friendly protocols to estimate or bound the fidelity $F_{\mathrm{ind}}$ of an $N$-photon state to the closest perfectly indistinguishable state. The first protocol applies to sources preparing separable states, uses a single Fourier interferometer together with photon-number-resolving detection, and yields tight two-sided bounds on $F_{\mathrm{ind}}$. The second protocol combines randomized implementations of linear-optical interferometers with photon counting, enabling direct estimation of $F_{\mathrm{ind}}$ for arbitrary $N$-photon states. Both protocols can certify $F_{\mathrm{ind}} = 1 - \mathcal{O}(ε)$ using provably optimal $\mathcal{O}(1/ε)$ samples, in contrast to previous approaches which required prior assumptions on the model of partial distinguishability. Our methods, based on a multiphoton generalization of the Hong-Ou-Mandel test, bring the rigorous and operationally meaningful certification of multiphoton indistinguishability within reach of current photonic technologies.
- Abstract（参考訳）: 多光子識別性はフォトニック量子技術の鍵となる資源であるが、その特性は典型的には資源集約的な手法に依存している。
本研究では、F_{\mathrm{ind}}$$N$- Photon状態から完全区別不能な状態への忠実度を推定または束縛する2つの効率的で実験的にフレンドリなプロトコルを開発する。
第1のプロトコルは、分離可能な状態を作成するソースに適用され、光子数分解検出とともに単一のフーリエ干渉計を使用し、$F_{\mathrm{ind}}$で厳密な両側境界を得る。
第2のプロトコルは、線形光学干渉計のランダム化実装と光子カウントを組み合わせることで、任意の$N$-光子状態に対して$F_{\mathrm{ind}}$を直接推定することができる。
どちらのプロトコルも$F_{\mathrm{ind}} = 1 - \mathcal{O}(ε)$を証明可能な最適な$\mathcal{O}(1/ε)$サンプルで証明することができる。
本手法は,Hong-Ou-Mandelテストの多光子一般化に基づいて,現行のフォトニック技術の範囲内での多光子識別不可能性の厳密かつ運用上意義な証明を実現する。
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