論文の概要: Two-Dimensional Quantum Walk of Correlated Photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.06554v1
- Date: Mon, 13 Jul 2020 17:56:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-10 04:17:17.920191
- Title: Two-Dimensional Quantum Walk of Correlated Photons
- Title（参考訳）: 相関光子の二次元量子ウォーク
- Authors: Zhi-Qiang Jiao, Jun Gao, Wen-Hao Zhou, Xiao-Wei Wang, Ruo-Jing Ren,
Xiao-Yun Xu, Lu-Feng Qiao, Xian-Min Jin
- Abstract要約: 統合フォトニクス技術は、様々な量子情報タスクを実装する汎用的なプラットフォームとして登場した。
三角フォトニック格子上に相関した光子を持つ真の2次元量子ウォークを、37×37次元の状態空間にマッピングすることができる。
チップファセットと2Dファンアウトインターフェースとの間のサイトバイサイトアドレッシングにより、600以上の非古典的干渉を同時に観測することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.911452321406838
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum walks in an elaborately designed graph, is a powerful tool simulating
physical and topological phenomena, constructing analog quantum algorithms and
realizing universal quantum computing. Integrated photonics technology has
emerged as a versatile platform to implement various quantum information tasks
and a promising candidate to perform large-scale quantum walks. Both extending
physical dimensions and involving more particles will increase the complexity
of the evolving systems and the desired quantum resources. Pioneer works have
demonstrated single particle walking on two-dimensional (2D) lattices and
multiple walkers interfering on a one-dimensional structure. However, 2D
multi-particle quantum walk, genuinely being not classically simulatable, has
been a vacancy for nearly ten years. Here, we present a genuine 2D quantum walk
with correlated photons on a triangular photonic lattice, which can be mapped
to a state space up to 37X37 dimensions. This breaks through the physically
restriction of single-particle evolution, which can encode information in a
large space and constitute high-dimensional graphs indeed beneficial to quantum
information processing. A site-by-site addressing between the chip facet and
the 2D fanout interface enables an observation of over 600 non-classical
interferences simultaneously, violating a classical limit up to 57 standard
deviations. Our platform offers a promising prospect for multi-photon quantum
walks in a large-scale 2D arrangement, paving the way for practical quantum
simulation and quantum computation beyond classical regime.
- Abstract（参考訳）: 量子ウォークは、物理的および位相的現象をシミュレートし、アナログ量子アルゴリズムを構築し、普遍量子コンピューティングを実現する強力なツールである。
統合フォトニクス技術は、様々な量子情報タスクを実装するための汎用プラットフォームとして登場し、大規模量子ウォークを行う有望な候補となっている。
物理次元の拡大と粒子の増大は、進化する系と所望の量子資源の複雑さを増大させる。
先駆的な研究は、2次元 (2d) 格子上の単一粒子の歩行と1次元構造上の複数のウォーカーの干渉を実証した。
しかし、古典的にシミュレートできない2次元多粒子量子ウォークは、10年近くも空き地となっている。
ここでは、三角フォトニック格子上に相関した光子を持つ真の2次元量子ウォークを示し、37×37次元の状態空間にマッピングすることができる。
これは、大きな空間に情報をエンコードし、量子情報処理に有益である高次元グラフを構成する単粒子進化の物理的制限を破る。
チップファセットと2dファンアウトインターフェース間のサイトバイサイトアドレッシングにより、600以上の非古典的干渉を同時に観測することができ、57までの標準偏差に違反する。
我々のプラットフォームは、多光子量子ウォークを大規模な2次元配置で実現し、古典的な状態を超えた実用的な量子シミュレーションと量子計算の道を開くことができる。
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