論文の概要: Alternating Squeezing and Photon Subtraction for Optical Cat-State Generation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.20728v1
- Date: Wed, 14 Oct 2026 18:00:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-16 19:13:16.000815
- Title: Alternating Squeezing and Photon Subtraction for Optical Cat-State Generation
- Title（参考訳）: 光キャット状態発生のための交互スクイーズと光子サブトラクション
- Abstract要約: シュルディンガー・キャット状態は、量子情報処理にとって重要な非ガウス的資源である。
我々は、交互スキューズと光子数減算操作を解析する。
交代方式の最適アーキテクチャは、2つの単一サブトラクションエンドポイント構成のうちの1つに還元される。
- 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: Schrödinger cat states are important non-Gaussian resources for quantum information processing and quantum-enhanced metrology. Although photon subtraction from squeezed vacuum states has proven useful for generating such states in the optical domain, scaling to large amplitudes while maintaining high fidelity and heralding probability remains challenging. To address these obstacles, we analyze alternating squeezing and photon-number-subtraction operations. Rather than optimizing for a single heralding outcome, we formulate cat-state generation as a fidelity-constrained multibranch problem, jointly optimizing the total probability of all photon-number outcomes satisfying a prescribed fidelity threshold at one common experimental setting. Already for plain photon subtraction, this provides a more operational measure of the usable generation probability and can favor parameter configurations that differ from single-branch optima. Considering experimental constraints on available squeezing and photon-number-resolving capability, we demonstrate improvements in fidelity and success probability compared with plain photon subtraction, without necessarily increasing the required squeezing resources. Without restrictions on photon-number resolution, we find that the optimal architecture of the alternating scheme reduces to one of two single-subtraction endpoint configurations, depending on the available squeezing resources. When photon-number resolution is additionally limited, genuinely alternating branches can become advantageous. We derive analytical expressions for the conditional states, cat-state fidelities, and heralding probabilities, enabling efficient multibranch optimization and a systematic analysis of resource trade-offs, sensitivity to experimental parameter deviations, and heralding loss. Together, these results identify the architecture best suited to a given resource budget.
- Abstract（参考訳）: シュレーディンガー・キャット状態は、量子情報処理と量子エンハンスド・メトロジーにとって重要な非ガウス的資源である。
光励起真空状態からの光子サブトラクションは、光領域におけるそのような状態を生成するのに有用であることが証明されているが、高忠実度を維持しながら大きな振幅にスケーリングすることは困難である。
これらの障害に対処するために、我々は交互にスクイーズと光子数減算演算を解析する。
単一階層化結果に最適化するのではなく, 猫状態生成を有限制約多重ブランチ問題として定式化し, 所定の忠実度閾値を満たす光子数結果の総確率を1つの実験条件で最適化する。
通常の光子サブトラクションでは、これは使用可能な生成確率のより運用的な尺度を提供し、単一ブランチのオプティマとは異なるパラメータ構成を好むことができる。
利用可能なスクイーズと光子数解決能力に関する実験的制約を考慮し、必要なスクイーズ資源を増大させることなく、通常のフォトン減量よりも忠実度と成功率の向上を実証する。
光子数解決の制約がなければ、交換方式の最適構造は、利用可能なスクイーズリソースに依存する2つの単一サブトラクションエンドポイント構成のうちの1つに還元される。
光子数分解能がさらに制限されると、真に交互に枝が有利になる。
条件付き状態, キャット状態の忠実度, ヘラルディング確率の解析式を導出し, 効率的なマルチブランチ最適化と資源トレードオフの系統的解析, 実験パラメータ偏差に対する感度, ヘラルディング損失について検討した。
これらの結果は、与えられたリソース予算に最も適したアーキテクチャを特定します。
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