論文の概要: Integrated Photonic Programmable Random Matrix Generator with Minimal Active Components

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.08953v1
• Date: Wed, 15 Jan 2025 16:57:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-16 15:51:22.295149
• Title: Integrated Photonic Programmable Random Matrix Generator with Minimal Active Components
• Title（参考訳）: 最小活性成分を用いたフォトニックプログラム型ランダムマトリックス発電機
• Authors: Kevin Zelaya, Mostafa Honari-Latifpour, Mohammad-Ali Miri,
• Abstract要約: プログラム可能な位相変調層を固定混合演算子で利用することにより、ランダム行列を生成するためのコンパクトフォトニック回路を提案する。 2つのランダム位相層のみを用いることで、白色雑音プロファイルを持つ出力光信号を出力するのに十分であり、非常にスパースな入力光信号に対しても十分であることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Random matrices are fundamental in photonic computing because of their ability to model and enhance complex light interactions and signal processing capabilities. In manipulating classical light, random operations are utilized for random projections and dimensionality reduction, which are important for analog signal processing, computing, and imaging. In quantum information processing, random unitary operations are essential to boson sampling algorithms for multiphoton states in linear photonic circuits. In photonic circuits, random operations are realized through disordered structures resulting in fixed unitary operations or through large meshes of interferometers and reconfigurable phase shifters, which require a large number of phase shifters. In this article, we introduce a compact photonic circuit for generating random matrices by utilizing programmable phase modulation layers interlaced with a fixed mixing operator. We show that using only two random phase layers is sufficient for producing output optical signals with a white-noise profile, even for highly sparse input optical signals. We experimentally demonstrate these results using a silicon photonics circuit with tunable thermal phase shifters and utilize waveguide lattices as mixing layers. The proposed circuit offers a practical method for generating random matrices for photonic information processing and for applications in data encryption.
• Abstract（参考訳）: ランダム行列は、複雑な光相互作用と信号処理能力をモデル化し拡張する能力のため、フォトニックコンピューティングにおいて基本的なものである。 古典的な光の操作において、ランダムな操作は、アナログ信号処理、計算、イメージングにおいて重要なランダムな投影と次元減少に利用される。 量子情報処理において、線形フォトニック回路における多光子状態に対するボソンサンプリングアルゴリズムにはランダムなユニタリ演算が不可欠である。 フォトニック回路では、ランダムな操作は不規則な構造によって実現され、固定されたユニタリ演算や、多数の位相シフト器を必要とする干渉計と再構成可能な位相シフト器のメッシュによって実現される。 本稿では,固定ミキシング演算子を介在するプログラム可能な位相変調層を利用して,ランダム行列を生成するためのコンパクトフォトニック回路を提案する。 2つのランダム位相層のみを用いることで、白色雑音プロファイルを持つ出力光信号を出力するのに十分であり、非常にスパースな入力光信号に対しても十分であることを示す。 熱位相シフト器を調整可能なシリコンフォトニクス回路を用いて実験を行い, 導波路格子を混合層として利用した。 提案回路は,フォトニック情報処理用およびデータ暗号化用として,ランダム行列を生成するための実用的な方法を提供する。

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