論文の概要: QOptCraft: A Python package for the design and study of linear optical
quantum systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2108.06186v2
- Date: Wed, 26 Jul 2023 09:58:36 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-27 16:52:21.813405
- Title: QOptCraft: A Python package for the design and study of linear optical
quantum systems
- Title（参考訳）: QOptCraft: 線形光量子系の設計と研究のためのPythonパッケージ
- Authors: Daniel G\'omez Aguado, Vicent Gimeno, Julio Jos\'e Moyano-Fern\'andez,
Juan Carlos Garcia-Escartin
- Abstract要約: QOptCraftパッケージは、線形干渉計を用いた量子実験を設計する際に、最も一般的な問題のいくつかを解決する方法のコレクションを提供する。
このルーチンは、線形系の記述に現れるユニタリ行列を扱う際に、通常の数値問題を避けるために選択される。
- 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: The manipulation of the quantum states of light in linear optical systems has
multiple applications in quantum optics and quantum computation. The package
QOptCraft gives a collection of methods to solve some of the most usual
problems when designing quantum experiments with linear interferometers. The
methods include functions that compute the quantum evolution matrix for n
photons from the classical description of the system and inverse methods that,
for any desired quantum evolution, will either give the complete description of
the experimental system that realizes that unitary evolution or, when this is
impossible, the complete description of the linear system which approximates
the desired unitary with a locally minimal error. The functions in the package
include implementations of different known decompositions that translate the
classical scattering matrix of a linear system into a list of beam splitters
and phase shifters and methods to compute the effective Hamiltonian that
describes the quantum evolution of states with n photons. The package is
completed with routines for useful tasks like generating random linear optical
systems and computing matrix logarithms. The routines are chosen to avoid usual
numerical problems when dealing with the unitary matrices that appear in the
description of linear systems.
- Abstract（参考訳）: 線形光学系における光の量子状態の操作は、量子光学と量子計算に複数の応用がある。
QOptCraftパッケージは、線形干渉計を用いた量子実験を設計する際に、最も一般的な問題のいくつかを解決する方法のコレクションを提供する。
この方法には、システムの古典的な記述からn個の光子の量子進化行列を計算する関数と、任意の所望の量子進化のために、ユニタリ進化を実現する実験系の完全な記述を与えるか、あるいはそれが不可能である場合には、所望のユニタリを局所的に最小の誤差で近似する線形系の完全な記述を与える逆法が含まれる。
パッケージ内の関数には、線形系の古典的な散乱行列をビームスプリッターと位相シフト器のリストに変換する異なる既知の分解の実装と、n光子を持つ状態の量子進化を記述する効果的なハミルトニアンを計算する方法が含まれる。
このパッケージはランダム線形光学系の生成や行列対数計算などの有用なタスクのためのルーチンで完結している。
ルーチンは、線形系の記述に現れるユニタリ行列を扱うとき、通常の数値問題を避けるために選択される。
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