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Adaptive Framework for Failure-Aware Protocols in Fusion-Based Graph-State Generation

Staudacher, Korbinian und Jeevanesan, Bhilahari und Guggemos, Tobias (2025) Adaptive Framework for Failure-Aware Protocols in Fusion-Based Graph-State Generation. [sonstige Veröffentlichung]

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Offizielle URL: https://arxiv.org/abs/2601.02087

Kurzfassung

We consider the generation of photonic graph states in a linear optics setting where sequential non-deterministic fusion measurements are used to build large graph states out of small linear clusters and develop a framework to optimize the building process using graph theoretic characterizations of fusion networks. We present graph state generation protocols for linear cluster resource states and Type-I/Type-II fusions which are adaptive to fusion failure, that is, they reuse leftover graph states in the remaining building process. To estimate hardware costs, we interpret our protocols as finite Markov processes. This viewpoint allows to cast the expected number of fusion measurements until success as a first passage problem. We then deploy a pipeline of polynomial algorithms to optimize arbitrary graph states, extract fusion networks and find beneficial orderings of fusions with the goal of lowering the corresponding mean first passage times. We evaluate our pipeline for different initial resource states and fusion mechanisms with varying success probabilities. Results show that our strategies can reduce the fusion overhead by several orders of magnitude when compared to simple repeat until success protocols, especially for realistic fusion success probabilities between 50-75%.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/222047/
Dokumentart:sonstige Veröffentlichung
Titel:Adaptive Framework for Failure-Aware Protocols in Fusion-Based Graph-State Generation
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Staudacher, Korbiniankorbinian.staudacher (at) nm.ifi.lmu.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Jeevanesan, Bhilaharibhilahari.jeevanesan (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Guggemos, Tobiastobias.guggemos (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:Januar 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Nein
DOI:10.48550/arXiv.2601.02087
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Measurement Based Quantum Computing, Quantum Compilation
HGF - Forschungsbereich:keine Zuordnung
HGF - Programm:keine Zuordnung
HGF - Programmthema:keine Zuordnung
DLR - Schwerpunkt:Quantencomputing-Initiative
DLR - Forschungsgebiet:QC MA - Management
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):QC - QFP-Projekt
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Institut für Methodik der Fernerkundung > EO Data Science
Hinterlegt von: Guggemos, Tobias
Hinterlegt am:21 Jan 2026 11:53
Letzte Änderung:21 Jan 2026 11:53

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