論文の概要: Programmable high-dimensional Hamiltonian in a photonic waveguide array
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.14951v2
- Date: Tue, 28 Nov 2023 05:29:16 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-29 22:45:24.839392
- Title: Programmable high-dimensional Hamiltonian in a photonic waveguide array
- Title（参考訳）: フォトニック導波路アレイにおけるプログラマブル高次元ハミルトニアン
- Authors: Yang Yang, Robert J. Chapman, Ben Haylock, Francesco Lenzini, Yogesh
N. Joglekar, Mirko Lobino, and Alberto Peruzzo
- Abstract要約: 本稿では、ハミルトニアン項を電気光学的に調整し、ハミルトニアン項の連続時間進化を1つのデバイスに実装できるプログラマブル導波路アレイを提案する。
アーキテクチャのマイクロスケール局所電場は、導波路結合係数と有効指標を独立に制御する。
我々のプラットフォームは、単一のデバイスで複数の凝縮物質量子力学の研究を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.784440641237062
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Waveguide lattices offer a compact and stable platform for a range of
applications, including quantum walks, topological effects, condensed matter
system simulation, and classical and quantum information processing. In such
lattices, the Hamiltonian's hopping and on-site terms determine the optical
evolution, which can be engineered using waveguide spacing and refractive index
profile. While waveguide lattices have been realized in various photonic
platforms, these devices have always been static and designed for specific
applications. We present a programmable waveguide array in which the
Hamiltonian terms can be electro-optically tuned to implement various
Hamiltonian continuous-time evolutions on a single device. We used a single
array with 11 waveguides in lithium niobate, controlled via 22 electrodes, to
perform a range of experiments that realized the Su-Schriffer-Heeger model, the
Aubrey-Andre model, and Anderson localization, which is equivalent to over 2500
static devices. Our architecture's micron-scale local electric fields
independently control waveguide coupling coefficients and effective indices,
which overcomes cross-talk limitations of thermo-optic phase shifters in other
platforms such as silicon, silicon-nitride, and silica. Electro-optic control
allows for ultra-fast and more precise reconfigurability with lower power
consumption, and with quantum input states, our platform can enable the study
of multiple condensed matter quantum dynamics with a single device.
- Abstract（参考訳）: 導波路格子は、量子ウォーク、トポロジカルエフェクト、凝縮物質系のシミュレーション、古典的および量子的情報処理など、様々な用途にコンパクトで安定したプラットフォームを提供する。
このような格子において、ハミルトンのホッピングとオンサイト項は、導波路間隔と屈折率プロファイルを用いて設計できる光学的進化を決定する。
導波路格子は様々なフォトニックプラットフォームで実現されているが、これらのデバイスは常に静的であり、特定の用途のために設計されている。
本稿では,ハミルトニアン項を電気光学的に調整し,単一デバイス上で様々なハミルトニアン連続時間発展を実現するプログラム可能な導波路アレイを提案する。
ニオブ酸リチウム中の11個の導波路を22個の電極で制御し,su-schriffer-heegerモデル,aubrey-andreモデル,andersonローカライズを実現する実験を行った。
アーキテクチャのマイクロスケール局所電場は導波路結合係数と有効指数を独立に制御し,シリコン,窒化ケイ素,シリカなどの他のプラットフォームにおける熱光学位相シフト器のクロストーク制限を克服する。
電気光学制御により、低消費電力で超高速でより正確な再構成が可能となり、量子入力状態でも単一デバイスで複数の凝縮物量子ダイナミクスの研究が可能となる。
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