論文の概要: Large-scale spin-orbit photonic circuits in two dimensions

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.08652v1
• Date: Wed, 12 Jun 2024 21:29:10 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-06-14 22:07:36.895962
• Title: Large-scale spin-orbit photonic circuits in two dimensions
• Title（参考訳）: 2次元における大規模スピン軌道フォトニック回路
• Authors: Maria Gorizia Ammendola, Francesco Di Colandrea, Lorenzo Marrucci, Filippo Cardano,
• Abstract要約: 特定のマップに従って入力モードと出力モードを接続するフォトニック回路は、光の古典状態と量子状態の両方に有効な光学プロセッサとして機能する。 本稿では,大規模ユニタリマップを実装したフォトニック回路技術について述べる。 この地図は3つの液体-結晶準曲面における光の伝播を通じて実験的に実現された構造化光子の量子ウォークの結果に対応する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Photonic circuits, optical platforms that connect input and output modes according to a specific map, serve as effective optical processors for both classical and quantum states of light. The number of optical elements typically scales with that of processed modes, leading to a direct correlation between system size, circuit complexity, and optical losses. Here we present a photonic circuit technology implementing large-scale unitary maps, linking a single input to hundreds of output modes in a two-dimensional compact layout. The map corresponds to the outcome of a quantum walk of structured photons, realized experimentally through light propagation in three liquid-crystal metasurfaces, having the local orientation of optic axes artificially engineered in a complex pattern. Theoretically, the walk length and the number of connected modes can be arbitrary, keeping optical losses constant. The patterns can be designed to accurately replicate multiple unitary maps. We also discuss limited reconfigurability by adjusting the overall birefringence and the relative displacement of the three optical elements. These results lay the basis for the design of low-loss photonic circuits that target a broader range of unitary maps, primarily for manipulating multi-photon states in genuinely quantum regimes.
• Abstract（参考訳）: 光回路は、特定の地図に従って入力モードと出力モードを接続する光学プラットフォームであり、光の古典状態と量子状態の両方に有効な光学プロセッサとして機能する。 光素子の数は一般に処理モードとスケールし、システムサイズ、回路の複雑さ、光学損失と直接相関する。 本稿では,大規模ユニタリマップを実装したフォトニック回路技術について述べる。 この地図は、複雑なパターンで人工的に構築された光学軸の局所的な配向を持つ3つの液体-結晶準曲面における光伝播を通じて実験的に実現された構造化光子の量子ウォークの結果に対応する。 理論的には、歩行長と接続モードの数は任意であり、光学的損失は一定である。 パターンは複数のユニタリマップを正確に再現するように設計することができる。 また、3つの光学素子の全体的な複屈折率と相対変位を調整することで、制限された再構成可能性についても論じる。 これらの結果は、主に真に量子状態の多光子状態を操作するために、より広いユニタリマップをターゲットとする低損失フォトニック回路の設計の基礎となる。

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