論文の概要: Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.15051v1
• Date: Mon, 28 Mar 2022 19:37:08 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-20 11:41:08.553132
• Title: Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces
• Title（参考訳）: スピン軌道準曲面による超長光子量子ウォーク
• Authors: Francesco Di Colandrea, Amin Babazadeh, Alexandre Dauphin, Pietro Massignan, Lorenzo Marrucci, Filippo Cardano
• Abstract要約: 数百光モードの超長光子量子ウォークについて報告する。 このセットアップでは、最先端の実験をはるかに超えて、最大320の離散的なステップで量子ウォークを設計しました。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 52.77024349608834
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The possibility of fine-tuning the couplings between optical modes is a key requirement in programmable photonic simulators and quantum computers. Engineering particle evolutions across large lattices is a challenging task, which requires sophisticated setups that are often intrinsically lossy. Here we report ultra-long photonic quantum walks across several hundred optical modes, obtained by propagating a light beam through very few closely-stacked liquid-crystal metasurfaces, without any optical amplification. By exploiting spin-orbit effects, these metasurfaces realize a space-dependent polarization transformation which mixes circularly polarized optical modes carrying quantized transverse momentum. With this setup we engineer quantum walks up to 320 discrete steps, far beyond state-of-the-art experiments. To showcase the potential of this method, we experimentally demonstrate that in the long-time limit a quantum walk affected by dynamical disorder generates maximal entanglement between two system partitions. Our platform grants experimental access to ultra-long unitary evolutions while keeping optical losses constant, thereby paving the way to massive multi-photon multi-mode quantum simulations.
• Abstract（参考訳）: 光モード間のカップリングを微調整する可能性は、プログラマブルフォトニックシミュレータや量子コンピュータにおいて重要な要件である。 大きな格子にまたがる工学的粒子進化は難しい課題であり、しばしば本質的損失を伴う高度なセットアップを必要とする。 本稿では,数百光モードの超長フォトニック量子ウォークについて報告する。光増幅を伴わずに,ごく少数の密集した液晶メタサーフェスを通して光ビームを伝播させることによって得られる。 スピン軌道効果を利用して、これらのメタサーフェスは量子化された横運動量を持つ円偏光モードを混合する空間依存偏光変換を実現する。 このセットアップによって、量子は最先端の実験をはるかに超えて、320の離散的なステップに到達します。 本手法の可能性を実証するために, 動的障害の影響を受ける量子ウォークが, 2つの系分割間の最大絡み合いを生成することを実験的に証明した。 当社のプラットフォームは、光学損失を一定に保ちながら超長期ユニタリ進化への実験的アクセスを許可し、大規模マルチ光子マルチモード量子シミュレーションへの道を開く。

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