論文の概要: Minimum optical depth multiport interferometers for approximating arbitrary unitary operations and pure states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.01371v5
• Date: Mon, 02 Jun 2025 21:59:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-05 04:22:50.275833
• Title: Minimum optical depth multiport interferometers for approximating arbitrary unitary operations and pure states
• Title（参考訳）: 任意のユニタリ演算と純状態の近似のための最小光深度マルチポート干渉計
• Authors: Luciano Pereira, Alejandro Rojas, Gustavo Lima, Aldo Delgado, Gustavo Cañas, Adán Cabello,
• Abstract要約: 我々は、マルチポート干渉計を用いて、純状態の準備とユニタリ操作を与えられた不忠実さで近似する問題に対処する。 数値計算により、任意の次元$d$の純粋な状態が不忠実で作成できることが示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 37.69303106863453
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Reconfigurable devices which can implement arbitrary unitary operations are crucial for photonic quantum computation, optical neural networks, and boson sampling. Here, we address the problem of, using multiport interferometers, approximating with a given infidelity any pure state preparation and any unitary operation. By means of numerical calculations, we show that pure states, in any dimension $d$, can be prepared with infidelity $\le 10^{-15}$ with three layers of $d$ dimensional Fourier transforms and three layers of configurable phase shifters. We also present numerical evidence that $d+1$ layers of $d$-dimensional Fourier transforms and $d+2$ layers of configurable phase shifters can produce any unitary operation with infidelity $\le 10^{-14}$. The conclusions are achieved by numerical simulations in the range from $d = 3$ to $d=10$. These results are interesting in light of the recent availability of multicore fiber-integrated multiport interferometers.
• Abstract（参考訳）: 任意のユニタリ演算を実装可能な再構成可能なデバイスは、フォトニック量子計算、光ニューラルネットワーク、ボソンサンプリングに不可欠である。 ここでは、マルチポート干渉計を用いて、純状態準備とユニタリ操作を与えられた不完全性で近似する問題に対処する。 数値計算により、任意の次元で$d$の純状態が、$d$次元フーリエ変換の3層と構成可能な位相シフト器の3層からなる不忠実$\le 10^{-15}$で作成できることが示される。 また、$d+1$ のフーリエ変換と$d+2$ の位相シフト器が不忠実$\le 10^{-14} のユニタリ演算を生成できるという数値的な証拠も提示する。 結論は、$d = 3$から$d=10$までの数値シミュレーションによって達成される。 これらの結果は、近年のマルチコアファイバ集積型マルチポート干渉計の可用性を踏まえて興味深い。

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