論文の概要: Photonic quantum signatures of chaos and boson sampling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.13200v2
• Date: Tue, 1 Aug 2023 06:48:49 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-02 22:10:23.136519
• Title: Photonic quantum signatures of chaos and boson sampling
• Title（参考訳）: カオスとボソンサンプリングのフォトニック量子シグネチャ
• Authors: V. M. Bastidas, H. L. Nourse, A. Sakurai, A. Hayashi, S. Nishio, Kae Nemoto, and W. J. Munro
• Abstract要約: 典型的なボソンサンプリング実験において、散乱振幅はランダム行列のアンサンブルから引き出されたユニタリのサブ行列の永久性によって決定される。 単一モード位相シフト器とマルチポートビームスプリッタを用いて, 同一粒子を用いたサンプリング作業を行うために, フロケットシステムのユニタリダイナミクスを利用することができることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Boson sampling is a paradigmatic example of a task that can be performed by a quantum photonic computer yet is hard for digital classical computers. In a typical boson sampling experiment, the scattering amplitude is determined by the permanent of a submatrix of a unitary drawn from an ensemble of random matrices. Random matrix theory plays a very important role in quite diverse fields while at the same time being intimately related to quantum signatures of chaos. Within this framework, a chaotic quantum system exhibits level statistics characteristic of ensembles of random matrices. Such quantum signatures are encoded in the unitary evolution and so in this work we combine the dynamics of chaotic systems with boson sampling. One of the key results of our work is that we demonstrate the intimate relation between out-of-time-order correlators and boson sampling. We show that the unitary dynamics of a Floquet system may be exploited to perform sampling tasks with identical particles using single-mode phase shifters and multiport beamsplitters. At the end of our paper propose a photonic implementation of the multiparticle kicked rotor, which provides a concrete example of our general approach.
• Abstract（参考訳）: ボーソンサンプリング(boson sampling)は、量子フォトニックコンピュータで実行できるが、デジタル古典的コンピュータでは難しいタスクのパラダイム的な例である。 典型的なボソンサンプリング実験において、散乱振幅はランダム行列のアンサンブルから引き出されたユニタリのサブ行列の永久性によって決定される。 ランダム行列理論は、非常に多様な分野において非常に重要な役割を果たすが、同時にカオスの量子シグネチャと密接に関連している。 この枠組みの中で、カオス量子システムはランダム行列のアンサンブルのレベル統計特性を示す。 このような量子シグネチャはユニタリ進化でコード化されており、この研究ではカオス系のダイナミクスとボーソンサンプリングを組み合わせる。 我々の研究の重要な成果の1つは、時間外相関器とボソンサンプリングの親密な関係を示すことである。 単一モード位相シフト器とマルチポートビームスプリッタを用いて,同一粒子を用いたサンプリングタスクを行うために,Floquetシステムのユニタリダイナミクスを利用することができることを示す。 本稿の最後に,本手法の具体例を示す多粒子キックロータのフォトニック実装を提案する。

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