光子量子层级挤压增强的成对融合
成对融合门是线性光学测量,它们预示了对两个 \(d\)-轨单光子四维量子比特的二维轨道子空间的贝尔投影。在没有辅助输入光子的情况下,这些无源测量成功概率为 \(1-d^{-1}\),所有失败都局限在对角逻辑子空间内。该研究展示了,在光子数分辨探测之前,对 \(2d\) 干涉仪输出施加相同的单模压缩,能够恢复部分这种结构化的失败扇区。光子数奇偶性保留了成功的非对角融合特征,而选定的全偶模式产生的POVM元素与确定的成对贝尔投影算符成正比。该工作推导了精确的逻辑空间POVM,并证明当一个对角模式被接受时,当且仅当其光子数失衡向量恰好有两个非零分量且大小相等。由此得到的闭合椭圆积分表达式提高了理想成功概率,例如,对于 \(d=4\),从 \(75\%\) 提高到 \(79.62\%\);对于 \(d=6\),从 \(83.33\%\) 提高到 \(87.15\%\)。在典型的有限探测器饱和阈值 \(n_{\rm sat}=7\) 下,相应的认证值仍保持在 \(78.84\%\) 和 \(86.71\%\)。这些结果确立了主动高斯处理作为一种无需辅助输入光子即可回收结构化测量失败的方法,其代价是 \(2d\) 次压缩操作和探测时更大的光子数范围。

