Misurazioni GHZ ad alta efficienza con ottica lineare

Abstract degli autori

Le misurazioni di Bell probabilistiche e distruttive, note anche come fusioni, costituiscono una primitiva fondamentale per le tecnologie quantistiche fotoniche. Queste operazioni si basano soltanto sull’interferenza fotonica a coppie, mentre la potenza computazionale dei sistemi quantistici fotonici deriva dall’interferenza a molti corpi. Qui presentiamo una famiglia di misurazioni GHZ ottiche lineari ad alta efficienza, basate su interferometri a quattro modi, e mostriamo che incorporare l’interferenza a molti corpi in questa primitiva onnipresente porta a operazioni di entanglement più efficienti. Nel caso di quattro fotoni, la probabilità di successo è $9/32$ e le varianti adattive garantiscono che gli eventi non riusciti proiettino su stati stabilizzatori utili. Mostriamo inoltre che l’approccio si generalizza naturalmente a misurazioni GHZ più grandi, con una probabilità di successo esponenzialmente maggiore rispetto ai precedenti schemi di ottica lineare. Infine, dimostriamo i vantaggi pratici per la generazione di risorse basate su stati a grafo, la distribuzione dell’entanglement tra interfacce spin-fotone remote e la computazione quantistica basata sulle fusioni. I nostri risultati stabiliscono le misurazioni a molti corpi ad alta efficienza come una nuova primitiva per l’elaborazione scalabile dell’informazione quantistica fotonica.