論文の概要: Tradeoff between Wigner negativity and decoherence time for cubic Gaussian states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.10073v1
- Date: Wed, 07 Oct 2026 13:38:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-08 21:58:22.938881
- Title: Tradeoff between Wigner negativity and decoherence time for cubic Gaussian states
- Title（参考訳）: 立方体ガウス状態におけるウィグナー負性性とデコヒーレンス時間とのトレードオフ
- Abstract要約: Wigner negativityは量子コンピューティングのリソースであることが示されている。
我々は、大きなウィグナー負性率を持つ状態を効率的に生成する方法を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Wigner negativity has been shown to be a resource in quantum computing, raising the question of how to efficiently produce states with a large Wigner negativity. Cubic Gaussian states, obtained when a cubic gate is applied to a Gaussian state, have been proposed as candidates for this purpose. We show that cubic Gaussian states with a large Wigner negativity $\mathcal N$ necessarily have a short decoherence time $τ$ that is bounded above by $\mathcal N^{-2}$. In other words, a large Wigner negativity comes at a cost: the decoherence time $τ$ of cubic Gaussian states decreases at least quadratically in the negativity $\mathcal N$. Maximizing $τ$ at fixed Wigner negativity $\mathcal N$, we show that this upper bound is reached by optimal cubic Gaussian states. They have the property that for large negativity, the optimal squeezing scales as $\ln\mathcal N$ and the optimal cubicity as $\mathcal N^{-1}$. Optimal cubic Gaussian states with large negativity can therefore be constructed with small cubicity, provided sufficient squeezing is applied. However, their decoherence time decreases with growing negativity. In addition, we show that their preparation is extremely sensitive to thermal noise. Finally, we compare, for each integer $n$, the optimal cubic Gaussian state with the $n$th Fock state that has the same negativity: despite their pronounced differences in photon number distribution and Wigner function, we show that they have similar, be it slightly larger, decoherence times and entanglement generating potential through a beam splitter.
- Abstract（参考訳）: Wigner Negativityは量子コンピューティングのリソースであることが示されており、Wigner Negativityの大きな状態をどのように効率的に生成するかという疑問が提起されている。
立方体ゲートがガウス状態に適用されたときに得られる立方体ガウス状態は、この目的の候補として提案されている。
我々は、大きなウィグナー負性を持つ立方ガウス状態$\mathcal N$は、上述の$\mathcal N^{-2}$で有界な短いデコヒーレンス時間$τ$を持つ必要があることを示す。
言い換えれば、大きなウィグナー負性率はコストがかかる: 立方ガウス状態のデコヒーレンス時間$τ$は、負性$\mathcal N$において少なくとも2次的に減少する。
固定ウィグナー負性率$\mathcal N$で$τ$を最大化すると、この上限は最適な立方ガウス状態によって到達されることを示す。
それらは大きな負性に対して、最適のスキーズスケールを$\ln\mathcal N$、最適の立方性を$\mathcal N^{-1}$とする性質を持つ。
したがって、大きな負性率を持つ最適立方体ガウス状態は、十分なスクイーズを施すと、小さな立方体で構築することができる。
しかし、その脱コヒーレンス時間は負性度の増加とともに減少する。
また, 熱騒音に非常に敏感であることを示す。
最後に、各整数 $n$ に対して、最適な立方体ガウス状態と、同じ負性を持つ$n$th Fock状態を比較する:光子数分布とウィグナー関数の顕著な違いにもかかわらず、それらが少し大きく、デコヒーレンス時間とビームスプリッターによる絡み合いが生じていることが示される。
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