論文の概要: Time-Frequency Continuous-Variable Quantum Teleportation with Single Photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.16198v1
- Date: Mon, 12 Oct 2026 05:29:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-19 07:09:48.059938
- Title: Time-Frequency Continuous-Variable Quantum Teleportation with Single Photons
- Title（参考訳）: 単一光子を用いた時間周波数連続可変量子テレポーテーション
- Abstract要約: 本稿では,単一光子時間周波数連続変数に対する量子テレポーテーションプロトコルを提案する。
本稿では,このプロトコルの動作要件,特に光子-光子の時間周波数エンタングゲートに必要な非線形相互作用について詳述する。
我々の提案は、時空事象の量子論に基づいており、その後、時間自由度への参照として空間を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum teleportation, a key building block for quantum technologies, enables distant parties, Alice and Bob, to transfer an unknown quantum state using entanglement, local operations, and classical communication. In this work, we propose a quantum teleportation protocol for single-photon time-frequency continuous variables, where time is the time of arrival at a detector. We detail the operational requirements of the protocol, notably the nonlinear interactions needed for the photon-photon time-frequency entangling gate. By explicitly treating the detector position as the reference frame for time of arrival, we show that, even with ideal classical and quantum channels, the input-output fidelity is not unity unless the receiving party can correct the detector-position mismatch. This results in a trade-off between teleportation fidelity and the temporal bandwidth of the input photon wavepacket. The protocol itself can be used for remote detector synchronization. In particular, we show that time-frequency cat and Gottesman-Kitaev-Preskill states provide an internal temporal ruler through fidelity revivals. We further derive the classical and best-copy fidelity thresholds for single-photon Gaussian wavepackets, finding that the relevant vacuum-equivalent shot noise is input-dependent, in contrast with quadrature-based continuous-variable quantum teleportation. Our proposal derives from a quantum theory of space-time events, whereafter we establish space as a reference for the time degree of freedom, thereby grounding our work in ongoing research on reference frames and superselection rules in quantum optics and quantum information. Beyond protocols harnessing time-frequency continuous variables of single photons, this work points toward remote synchronization in quantum communication architectures.
- Abstract（参考訳）: 量子技術の重要な構成要素である量子テレポーテーションは、アリスとボブが絡み合い、局所演算、古典的な通信を用いて未知の量子状態の転送を可能にする。
本研究では,単一光子時間周波数連続変数に対する量子テレポーテーションプロトコルを提案する。
本稿では,このプロトコルの動作要件,特に光子-光子の時間周波数エンタングゲートに必要な非線形相互作用について詳述する。
到着時刻の基準フレームとして検出位置を明示的に扱うことにより、古典的かつ量子的なチャネルであっても、受信側が検出位置ミスマッチを補正しない限り、入力出力の忠実度は統一的でないことを示す。
これにより、テレポーテーションの忠実度と入力光子ウェーブパケットの時間帯域とのトレードオフが生じる。
プロトコル自体はリモート検出器同期に使用することができる。
特に、時間周波数の猫とゴッテマン・キタエフ・プレスキル状態が、忠実回復を通じて内部の時間的支配者を提供することを示す。
さらに、単一光子ガウス波束の古典的および最適コピー忠実度閾値を導出し、関連する真空等価ショットノイズが入力依存であることを見出した。
我々の提案は、時空事象の量子論に基づいており、その後、時間自由度の基準として空間を確立し、量子光学および量子情報における参照フレームとスーパーセレクションルールの研究の基盤となる。
単一光子の時間周波数連続変数を利用するプロトコル以外にも、この作業は量子通信アーキテクチャにおけるリモート同期に向けられている。
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