論文の概要: Large Reconfigurable Quantum Circuits with SPAD Arrays and Multimode
Fibers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.16206v1
- Date: Thu, 25 May 2023 16:07:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-26 14:00:28.510129
- Title: Large Reconfigurable Quantum Circuits with SPAD Arrays and Multimode
Fibers
- Title（参考訳）: spadアレイとマルチモードファイバを用いた大型再構成型量子回路
- Authors: Adrian Makowski, Micha{\l} D\k{a}browski, Ivan Michel Antolovic,
Claudio Bruschini, Hugo Defienne, Edoardo Charbon, Radek Lapkiewicz, and
Sylvain Gigan
- Abstract要約: 集積光学は、調整可能なフォトニック回路のための自然なプラットフォームを提供するが、高次元と高接続性が関与する場合、課題に直面している。
本稿では,光子の空間モードに対する高次元線形変換を,マルチモードファイバのモード混合とともに波面形状を用いて実装する。
量子技術に対する我々のアプローチの適合性を証明するために、可変複素線型ネットワークにおいて2光子干渉を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.5992461683527883
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Reprogrammable linear optical circuits are essential elements of photonic
quantum technology implementations. Integrated optics provides a natural
platform for tunable photonic circuits, but faces challenges when high
dimensions and high connectivity are involved. Here, we implement
high-dimensional linear transformations on spatial modes of photons using
wavefront shaping together with mode mixing in a multimode fiber, and measure
photon correlations using a time-tagging single-photon avalanche diode (SPAD)
array. In order to prove the suitability of our approach for quantum
technologies we demonstrate two-photon interferences in a tunable complex
linear network -- a generalization of a Hong-Ou-Mandel interference to 22
output ports. We study the scalability of our approach by quantifying the
similarity between the ideal photon correlations and the correlations obtained
experimentally for various linear transformations. Our results demonstrate the
potential of wavefront shaping in complex media in conjunction with SPAD arrays
for implementing high-dimensional reconfigurable quantum circuits.
Specifically, we achieved $(80.5 \pm 6.8)\%$ similarity for indistinguishable
photon pairs and $(84.9 \pm 7.0)\%$ similarity for distinguishable photon pairs
using 22 detectors and random circuits. These results emphasize the scalability
and reprogrammable nature of our approach.
- Abstract（参考訳）: 再プログラム可能な線形光回路はフォトニック量子技術実装の重要な要素である。
集積光学は、可変フォトニック回路のための自然なプラットフォームを提供するが、高次元と高接続性が絡むと課題に直面する。
本稿では,マルチモードファイバにおけるモード混合と波面整形を用いた光子の空間モード上の高次元線形変換を実装し,時間タグ付き単光子アバランシェダイオード(spad)アレイを用いて光子相関を測定する。
量子技術へのアプローチの適合性を証明するため、我々は22個の出力ポートに対するホン・ウー・マンデル干渉の一般化である可変複素線形ネットワークにおける2光子干渉を実証する。
理想的な光子相関と様々な線形変換実験で得られた相関の類似性を定量化することにより,我々のアプローチのスケーラビリティについて検討する。
本研究では,高次元再構成可能な量子回路実装のためのSPADアレイとともに,複雑な媒体における波面整形の可能性を示す。
具体的には、22個の検出器とランダム回路を用いて識別可能な光子対に対して(80.5 \pm 6.8)\%$ similarity と $(84.9 \pm 7.0)\%$ similarity を達成した。
これらの結果は,我々のアプローチのスケーラビリティと再プログラミング性を強調している。
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