論文の概要: Driven Gaussian quantum walks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.08981v2
- Date: Tue, 19 Apr 2022 17:26:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-04 09:30:44.837464
- Title: Driven Gaussian quantum walks
- Title（参考訳）: 駆動型ガウス量子ウォーク
- Authors: Philip Held, Melanie Engelkemeier, Syamsundar De, Sonja Barkhofen, Jan
Sperling, Christine Silberhorn
- Abstract要約: 量子ウォークは、量子シミュレータを実装するための重要な手段として機能する。
ドライビングガウス量子ウォークの概念を導入する。
我々は、高度に多モードな絡み合い、スクイーズ、その他の量子効果の発生と促進について研究する。
- 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: Quantum walks function as essential means to implement quantum simulators,
allowing one to study complex and often directly inaccessible quantum processes
in controllable systems. In this contribution, the notion of a driven Gaussian
quantum walk is introduced. In contrast to typically considered quantum walks
in optical settings, we describe the operation of the walk in terms of a
nonlinear map rather than a unitary operation, e.g., by replacing a
beam-splitter-type coin with a two-mode squeezer, being a process that is
controlled and driven by a pump field. This opens previously unattainable
possibilities for quantum walks that include nonlinear elements as core
components of their operation, vastly extending their range of applications. A
full framework for driven Gaussian quantum walks is developed, including
methods to dynamically characterize nonlinear, quantum, and quantum-nonlinear
effects. Moreover, driven Gaussian quantum walks are compared with their
classically interfering and linear counterparts, which are based on classical
coherence of light rather than quantum superpositions. In particular, the
generation and boost of highly multimode entanglement, squeezing, and other
quantum effects are studied over the duration of the nonlinear walk.
Importantly, we prove the quantumness of the evolution itself, regardless of
the input state. A scheme for an experimental realization is proposed.
Furthermore, nonlinear properties of driven Gaussian quantum walks are
explored, such as amplification that leads to an ever increasing number of
correlated quantum particles, constituting a source of new walkers during the
walk. Therefore, a concept for quantum walks is proposed that leads to -- and
even produces -- directly accessible quantum phenomena, and that renders the
quantum simulation of nonlinear processes possible.
- Abstract（参考訳）: 量子ウォークは量子シミュレータを実装する上で不可欠な手段として機能し、制御可能なシステムにおいて複雑でしばしば直接アクセス不能な量子過程を研究することができる。
この貢献において、駆動ガウス量子ウォークの概念が導入された。
典型的な光学的設定における量子ウォークとは対照的に、例えばビームスプリッター型のコインを2モードスクラッシャーに置き換え、ポンプフィールドによって制御され駆動されるプロセスで、単体ではなく非線形マップでウォークの動作を記述する。
これにより、非線形要素をオペレーションのコアコンポーネントとして含む量子ウォークは、これまで考えられなかった可能性を開き、アプリケーションの範囲を大きく広げる。
非線形、量子、および量子非線形効果を動的に特徴づける手法を含む、駆動型ガウス量子ウォークのためのフルフレームワークを開発した。
さらに、駆動型ガウス量子ウォークは、量子重ね合わせではなく古典的な光のコヒーレンスに基づく古典的干渉と線形対応と比較される。
特に、高マルチモードの絡み合い、スクイーズ、その他の量子効果の発生と促進は、非線形歩行の期間を通じて研究されている。
重要なのは、入力状態に関係なく、進化自体の量子性を証明することだ。
実験的な実現のためのスキームを提案する。
さらに、駆動型ガウス量子ウォークの非線形特性を探究し、ウォーク中の新しいウォーカーの源を構成する相関量子粒子の数を増加させる増幅について検討する。
したがって、量子ウォークの概念は -- 直接アクセス可能な量子現象を引き起こし、非線形過程の量子シミュレーションを可能にする。
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