論文の概要: Steered discrete-time quantum walks for engineering of quantum states

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2205.04872v2
• Date: Sun, 22 May 2022 17:31:35 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-13 17:41:47.406670
• Title: Steered discrete-time quantum walks for engineering of quantum states
• Title（参考訳）: 量子状態工学のためのステアリング離散時間量子ウォーク
• Authors: Gururaj Kadiri
• Abstract要約: 我々は、2部量子系の量子状態の生成において、ステアリングされた離散時間量子ウォークの強度と限界を分析する。 合成空間の全ての量子状態が量子ウォークを通してアクセス可能であるわけではないことが、量子ステップの最も一般化された定義の下でも示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We analyze the strengths and limitations of steered discrete time quantum walks in generating quantum states of bipartite quantum systems comprising of a qubit coupled to a qudit system. We demonstrate that not all quantum states in the composite space are accessible through quantum walks, even under the most generalized definition of a quantum step, leading to a bifurcation of the composite Hilbert space into "walk-accessible states" and the "walk-inaccessible states". We give an algorithm for generating any walk-accessible state from a simple-to-realize product state, in a minimal number of walk steps, all of unit step size. We further give a prescription towards constructing minimal quantum walks between any pair of such walk-accessible states. Linear optics has been a popular physical system for implementing coin-based quantum walks, where the composite space is built up of spin and orbital angular momenta of light beams. We establish that in such an implementation, all normalized quantum states are "walk-accessible". Furthermore, any generalized quantum step can be implemented upto a global phase using a single q-plate and a pair of homogeneous waveplates. We then give a quantum walk based scheme for realizing arbitrary vector beams, using only q-plates and waveplates.
• Abstract（参考訳）: 我々は、キュービットからなる二部量子系の量子状態を生成する際に、ステアリングされた離散時間量子ウォークの強度と限界を分析する。 合成空間内の全ての量子状態が量子ウォークを通じてアクセス可能であるわけではないことを証明し、量子ステップの最も一般化された定義の下でも、合成ヒルベルト空間を「歩行可能な状態」と「歩行不能状態」に分岐させる。 簡単な製品状態から任意のウォークアクセス可能な状態を生成するアルゴリズムを,最小限のウォークステップ数,全単位ステップサイズで提供する。 さらに、そのような歩行可能な状態の任意のペア間で最小限の量子ウォークを構築するための処方則を与える。 線形光学はコインベースの量子ウォークを実装するための一般的な物理システムであり、複合空間は光のスピンと軌道角モーメントで構成されている。 このような実装では、すべての正規化された量子状態は「ウォーク・アクセシブル」である。 さらに、一般化された量子ステップは、単一のqプレートと一対の同質波板を用いて、大域的な位相まで実装することができる。 次にqプレートとウェーブプレートのみを用いて任意のベクトルビームを実現する量子ウォーク方式を提案する。

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