論文の概要: Fourier Transform of the Orbital Angular Momentum of a Single Photon
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2004.12788v2
- Date: Mon, 16 Nov 2020 13:47:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-22 00:23:10.028057
- Title: Fourier Transform of the Orbital Angular Momentum of a Single Photon
- Title（参考訳）: 単一光子の軌道角運動量のフーリエ変換
- Authors: Jaroslav Kysela, Xiaoqin Gao, Borivoje Daki\'c
- Abstract要約: シングルキュービット量子計算ゲートを実装する光学ネットワークは、キュービットのそれよりも優れた特性を示す可能性がある。
我々は、量子フーリエ変換(QFT)を任意に大きな次元で決定論的かつ効率的な方法で実装する、そのようなネットワークの重要なクラスを示す。
- 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: Optical networks implementing single-qudit quantum computation gates may
exhibit superior properties to those for qubits as each of the optical elements
in the network can work in parallel on many optical modes simultaneously. We
present an important class of such networks, that implements in a deterministic
and efficient way the quantum Fourier transform (QFT) in an arbitrarily large
dimension. These networks redistribute the initial quantum state into the path
and orbital angular momentum (OAM) degrees of freedom and exhibit two modes of
operation. Either the OAM-only QFT can be implemented, which uses the path as
an internal auxiliary degree of freedom, or the path-only QFT is implemented,
which uses the OAM as the auxiliary degree of freedom. The resources for both
schemes scale linearly $O(d)$ with the dimension $d$ of the system, beating the
best known bounds for the path-encoded QFT. While the QFT of the orbital
angular momentum states of single photons has been applied in a multitude of
experiments, these schemes require specially designed elements with non-trivial
phase profiles. In contrast, we present a different approach that utilizes only
conventional optical elements.
- Abstract（参考訳）: シングルキュービット量子計算ゲートを実装する光学ネットワークは、ネットワーク内の各光学素子が複数の光学モードで同時に動作するため、キュービットのそれよりも優れた特性を示す可能性がある。
我々は、量子フーリエ変換(QFT)を任意に大きな次元で決定論的かつ効率的な方法で実装する、そのようなネットワークの重要なクラスを示す。
これらのネットワークは初期量子状態を経路と軌道角運動量(oam)に再分配し、2つの動作モードを示す。
OAMのみのQFTは、経路を内部的な補助的な自由度として使用するか、または経路のみのQFTを実装し、OAMを補助的な自由度として使用する。
両方のスキームのリソースは、システムの次元$d$で線形に$O(d)$をスケールし、パス符号化QFTの最もよく知られた境界を破る。
単一光子の軌道角運動量状態のQFTは様々な実験に応用されているが、これらのスキームは非自明な位相プロファイルを持つ特別に設計された要素を必要とする。
対照的に、従来の光学素子のみを利用する異なるアプローチを提案する。
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