論文の概要: Fast simulation for multi-photon, atomic-ensemble quantum model of
linear optical systems addressing the curse of dimensionality
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.13953v3
- Date: Tue, 20 Feb 2024 05:16:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-21 21:42:19.625672
- Title: Fast simulation for multi-photon, atomic-ensemble quantum model of
linear optical systems addressing the curse of dimensionality
- Title(参考訳): 次元の呪いに対処した線形光学系の多光子原子感覚量子モデルの高速シミュレーション
- Authors: Junpei Oba, Seiji Kajita, Akihito Soeda
- Abstract要約: 複数の光子上の時間進化作用素を、単一の光子に作用する時間進化作用素のグループに分解する。
提案手法は,光子の空間伝播を可視化し,量子化技術の実験設計を支援する知見を提供する。
- 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: Photons are elementary particles of light in quantum mechanics, whose
dynamics can be difficult to gain detailed insights, especially in complex
systems. Simulation is a promising tool to resolve this issue, but it must
address the curse of dimensionality, namely, that the number of bases increases
exponentially in the number of photons. Here we mitigate this dimensionality
scaling by focusing on optical systems composed of linear optical objects,
modeled as an ensemble of two-level atoms. We decompose the time evolutionary
operator on multiple photons into a group of time evolution operators acting on
a single photon. Since the dimension of a single-photon time evolution operator
is exponentially smaller than that of a multi-photon one in the number of
photons, the decomposition enables the multi-photon simulations to be performed
at a much lower computational cost. We apply this method to basic single- and
multi-photon phenomena, such as Hong-Ou-Mandel interference and violation of
the Bell-CHSH inequality, and confirm that the calculated properties are
quantitatively comparable to the experimental results. Furthermore, our method
visualizes the spatial propagation of photons hence provides insights that aid
experiment designs for quantum-enabled technologies.
- Abstract(参考訳): 光子は量子力学において光の基本粒子であり、その動力学は特に複雑な系において詳細な洞察を得ることが困難である。
シミュレーションはこの問題を解決するための有望なツールであるが、次元性の呪い、すなわち光子の数が指数関数的に増加することに対処する必要がある。
ここでは、2レベル原子のアンサンブルとしてモデル化された線形光学オブジェクトからなる光学系に焦点を当てることで、この次元スケーリングを緩和する。
複数の光子上の時間進化作用素を、単一の光子に作用する時間進化作用素のグループに分解する。
単一光子時間発展演算子の次元は光子数において多光子演算子の次元よりも指数関数的に小さいので、この分解により多光子シミュレーションは計算コストをはるかに低くすることができる。
本手法は,Hong-Ou-Mandel干渉やBell-CHSH不等式違反などの基本的な単光子・多光子現象に適用し,計算特性が実験結果と定量的に比較できることを確認する。
さらに,光子の空間伝播を可視化し,量子化技術の実験設計を支援する知見を提供する。
関連論文リスト
- A complete scheme for atom-mediated deterministic photonic graph state generation [0.0]
高絡み合い多光子グラフ状態は、フォトニック量子計算と通信において重要な資源である。
単一原子をベースとしたフォトニック操作を利用すれば、フォトニックグラフ状態の決定論的生成が可能になることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2024-06-02T20:33:40Z) - All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [69.65384453064829]
単光子強度ビームを用いた全光変調の実証を行った。
本稿では,テラヘルツ高速光スイッチングの可能性を明らかにする。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-12-18T20:14:15Z) - High-dimensional quantum correlation measurements with an adaptively
gated hybrid single-photon camera [58.720142291102135]
本研究では,高空間分解能センサと高時間分解能検出器を組み合わせた適応ゲート型ハイブリッド高分解能カメラ(HIC)を提案する。
空間分解能は9メガピクセル近く、時間分解能はナノ秒に近いため、このシステムは以前は実現不可能だった量子光学実験の実現を可能にする。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-05-25T16:59:27Z) - Multiphoton Correlations between Quantum Images [0.8701566919381222]
パラメトリックダウンコンバージョンによって生じる絡み合った量子画像の実験的実証は、これまで2つの光子相関の研究に限られてきた。
ここでは、量子画像間の多重光子相関が実験的にアクセス可能であることを示し、双光子波動関数の位相に敏感であるなど、多くの新しい特徴を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-11-16T05:07:52Z) - On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
多光子干渉は光量子技術の中心にある。
そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。
ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-10-14T18:16:49Z) - Ultrastrong light-matter interaction in a multimode photonic crystal [0.1588748438612071]
多光子束縛状態の強い関与により、単一の光子の輸送が多体問題となることを示す。
この研究は、単一光子レベルで非線形量子光学を探求するエキサイティングな可能性を開く。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-09-29T17:43:25Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-06-03T14:52:34Z) - Quantum walks of two correlated photons in a 2D synthetic lattice [0.0]
光モードの集合を操作することによって合成した2次元格子中の2つの相関光子の離散時間量子ウォークを報告する。
プラットフォーム全体がコンパクトで効率的でスケーラブルで、複雑な格子上の量子進化をシミュレートするための汎用的なツールである。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-04-20T10:47:45Z) - Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces [52.77024349608834]
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。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-03-28T19:37:08Z) - Sequential generation of multiphoton entanglement with a Rydberg
superatom [13.103939548290306]
我々は、Rydberg超原子を用いた多光子生成のための効率的なアプローチを実験的に実証した。
我々は光子数次数を時間ビン次に変換することで多光子絡みを検出する。
1つの光子を添加する効率スケーリング係数は0.27であり、以前の結果を上回っている。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-12-17T11:33:11Z) - Quantum metamaterial for nondestructive microwave photon counting [52.77024349608834]
弱い非線形メタマテリアルに基づいてマイクロ波領域で動作する単一光子検出器の設計を提案する。
単光子検出の忠実度はメタマテリアルの長さとともに増加し,実験的に現実的な長さで接近することを示す。
光領域で動作する従来の光子検出器とは対照的に、光子検出により光子を破壊せず、光子波束を最小限に乱す。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-13T18:00:03Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。