論文の概要: Scalable long-distance quantum fan-out gates with reduced resource overhead

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.18049v1
• Date: Tue, 13 Oct 2026 09:39:13 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-17 07:34:13.696494
• Title: Scalable long-distance quantum fan-out gates with reduced resource overhead
• Title（参考訳）: リソースオーバーヘッドを低減したスケーラブルな長距離量子ファンアウトゲート
• Abstract要約: 空間的に分離されたパーティ間で$n$-qubitファンアウトゲート$Cn$を実装するための効率的なスキームを提案する。 我々のプロトコルは、事前共有された$n$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger状態、$n$ローカル制御NOT(CNOT)ゲート、フィードフォワード操作のみを必要とする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.526588192081009
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Scalable long-distance quantum gates are essential for distributed quantum computation and scalable quantum networks. We propose an efficient scheme for implementing an $n$-qubit fan-out gate $C^n$ (also known as a controlled-NOT-$\cdots$-NOT gate) across spatially separated parties. Our protocol requires only a pre-shared $n$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger state, $n$ local controlled-NOT (CNOT) gates, and feed-forward operations, thereby reducing both the CNOT and Hadamard gate counts by $(n-2)$ when compared with the standard decomposition-based approach. We further develop two optical architectures to implement the heralded and post-selected $n$-photon fan-out gates, respectively. These schemes require fewer single photons resources and achieve higher success probabilities than their decomposition-based counterparts, representing significant improvements. The results indicate that our approach is experimentally feasible and pave the way toward practical long-distance quantum computation.
• Abstract（参考訳）: スケーラブルな長距離量子ゲートは、分散量子計算とスケーラブル量子ネットワークに不可欠である。 我々は,空間的に分離されたパーティに対して,$n$-qubitファンアウトゲート$C^n$(制御NOT-$\cdots$-NOTゲートとしても知られる)を実装するための効率的なスキームを提案する。 我々のプロトコルでは、事前共有された$n$-qubit Greenberger-Horne-Zeilinger状態、$n$ local controlled-NOT (CNOT) ゲート、フィードフォワード操作しか必要とせず、標準的な分解ベースのアプローチと比較してCNOTとHadamardゲートの数を$(n-2) 削減できる。 我々はさらに2つの光アーキテクチャを開発し、それぞれが選択した$n$-photonファンアウトゲートを実装している。 これらのスキームでは、単一の光子資源が少なくなり、分解系よりも高い成功確率が得られ、大幅な改善が示される。 その結果,本手法は実験的に実現可能であり,実用的長距離量子計算への道を開くことが示唆された。

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