論文の概要: Designing Nonlinear Photonic Crystals for High-Dimensional Quantum State
Engineering
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.06810v1
- Date: Thu, 13 Apr 2023 20:26:18 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-17 15:21:01.422723
- Title: Designing Nonlinear Photonic Crystals for High-Dimensional Quantum State
Engineering
- Title（参考訳）: 高次元量子状態工学のための非線形フォトニック結晶の設計
- Authors: Eyal Rozenberg, Aviv Karnieli, Ofir Yesharim, Joshua Foley-Comer,
Sivan Trajtenberg-Mills, Sarika Mishra, Shashi Prabhakar, Ravindra Pratap,
Daniel Freedman, Alex M. Bronstein and Ady Arie
- Abstract要約: 本稿では,量子光学系におけるD次元キューディット状態の生成に対する,新しい,物理的に制約された,微分可能なアプローチを提案する。
理論的、実験的に、空間的自由度において最大に絡み合った状態を生成する方法を示す。
NLPC構造の学習は、任意の量子状態の整形と制御のための有望な新しい道を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.706425337269105
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: We propose a novel, physically-constrained and differentiable approach for
the generation of D-dimensional qudit states via spontaneous parametric
down-conversion (SPDC) in quantum optics. We circumvent any limitations imposed
by the inherently stochastic nature of the physical process and incorporate a
set of stochastic dynamical equations governing its evolution under the SPDC
Hamiltonian. We demonstrate the effectiveness of our model through the design
of structured nonlinear photonic crystals (NLPCs) and shaped pump beams; and
show, theoretically and experimentally, how to generate maximally entangled
states in the spatial degree of freedom. The learning of NLPC structures offers
a promising new avenue for shaping and controlling arbitrary quantum states and
enables all-optical coherent control of the generated states. We believe that
this approach can readily be extended from bulky crystals to thin Metasurfaces
and potentially applied to other quantum systems sharing a similar Hamiltonian
structures, such as superfluids and superconductors.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、量子光学における自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)によるD次元キューディット状態の生成のための、新しい、物理的に制約された微分可能なアプローチを提案する。
物理過程の本質的に確率的な性質によって課される制限を回避し、SPDCハミルトニアンの下でその進化を管理する確率的力学方程式の集合を組み込む。
構造付き非線形フォトニック結晶 (NLPC) と形状のポンプビームの設計により, 本モデルの有効性を実証し, 理論的, 実験的に, 空間的自由度で最大絡み合った状態を生成する方法を示す。
nlpc構造の学習は任意の量子状態を作り制御するための有望な新しい方法を提供し、生成された状態の全光コヒーレント制御を可能にする。
このアプローチはバルク結晶から薄い準曲面へ容易に拡張でき、スーパー流体や超伝導体のような同様のハミルトン構造を持つ他の量子系にも適用できると考えている。
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