論文の概要: Automated modal analysis of entanglement with bipartite self-configuring optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.16849v2
- Date: Wed, 13 Nov 2024 03:29:42 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-14 19:24:51.943276
- Title: Automated modal analysis of entanglement with bipartite self-configuring optics
- Title（参考訳）: 両分割型自己構成光学による絡み合いの自動モーダル解析
- Authors: Charles Roques-Carmes, Aviv Karnieli, David A. B. Miller, Shanhui Fan,
- Abstract要約: 光と物質の結合系では、絡み合いは多部量子状態の線型重ね合わせに現れる。
シュミット分解(Schmidt decomposition)は、独立で分離可能な状態上の絡み合い構造の様相分解を与える。
本稿では、任意の純量子状態のシュミット分解を自動的に学習する二部構成光学に依存する手法を提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.1874930567916036
- License:
- Abstract: Entanglement is a unique feature of quantum mechanics. In coupled systems of light and matter, entanglement manifests itself in the linear superposition of multipartite quantum states (e.g., parametrized by the multiple spatial, spectral, or temporal degrees of freedom of a light field). In bipartite systems, the Schmidt decomposition provides a modal decomposition of the entanglement structure over independent, separable states. Although ubiquitous as a mathematical tool to describe and measure entanglement, there exists no general efficient experimental method to decompose a bipartite quantum state onto its Schmidt modes. Here, we propose a method that relies on bipartite self-configuring optics that automatically ``learns'' the Schmidt decomposition of an arbitrary pure quantum state. Our method is agnostic to the degrees of freedom over which quantum entanglement is distributed and can reconstruct the Schmidt modes and values by variational optimization of the network's output powers or coincidences. We illustrate our method with numerical examples of spectral entanglement analysis for biphotons generated via spontaneous parametric down conversion and provide experimental guidelines for its realization, including the influence of losses and impurities. Our method provides a versatile and scalable way of analyzing entanglement in bipartite integrated quantum photonic systems.
- Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子力学のユニークな特徴である。
光と物質の結合系において、絡み合いは多部量子状態の線型重ね合わせ(例えば、光場の多重空間的、スペクトル的、時間的自由度によってパラメトリケートされる)で表される。
バイパルタイト系において、シュミット分解は独立で分離可能な状態上の絡み合い構造の様相分解を与える。
絡み合いを記述し測定するための数学的ツールとしてユビキタスであるが、二部量子状態をシュミットモードに分解する一般的な効率的な実験方法はない。
本稿では、任意の純量子状態のシュミット分解を自動的に 'learns' する二部構成光学に依存する手法を提案する。
提案手法は,量子エンタングルメントが分散される自由度に非依存であり,ネットワークの出力パワーや偶然の変動最適化によってシュミットモードと値を再構成することができる。
本稿では,自然パラメトリックダウン変換により生成した双光子のスペクトルエンタングルメント解析の数値例を示し,損失や不純物の影響を含むその実現のための実験的ガイドラインを提供する。
本手法は,バイパルタイト集積量子フォトニクス系における絡み合いを多目的かつスケーラブルに解析する方法を提供する。
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