論文の概要: State Transfer in Latent-Symmetric Networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.12185v1
• Date: Tue, 21 Jan 2025 14:46:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-22 14:20:29.415798
• Title: State Transfer in Latent-Symmetric Networks
• Title（参考訳）: 潜時対称性ネットワークにおける状態伝達
• Authors: Jonas Himmel, Max Ehrhardt, Matthias Heinrich, Sebastian Weidemann, Tom A. W. Wolterink, Malte Röntgen, Peter Schmelcher, Alexander Szameit,
• Abstract要約: 量子状態の輸送は情報処理システムにおいて重要な側面である。 ほとんどの量子ネットワークは効率的な状態伝達を達成するために対称性に依存している。 我々の研究は、従来の空間対称性を示さないフォトニックネットワークの設計に新しいアプローチを採っている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.82692226532414
• License:
• Abstract: The transport of quantum states is a crucial aspect of information processing systems, facilitating operations such as quantum key distribution and inter-component communication within quantum computers. Most quantum networks rely on symmetries to achieve an efficient state transfer. A straightforward way to design such networks is to use spatial symmetries, which severely limits the design space. Our work takes a novel approach to designing photonic networks that do not exhibit any conventional spatial symmetries, yet nevertheless support an efficient transfer of quantum states. Paradoxically, while a perfect transfer efficiency is technically unattainable in these networks, a fidelity arbitrarily close to unity is always reached within a finite time of evolution. Key to this approach are so-called latent, or 'hidden', symmetries, which are embodied in the spectral properties of the network. Latent symmetries substantially expand the design space of quantum networks and hold significant potential for applications in quantum cryptography and secure state transfer. We experimentally realize such a nine-site latent-symmetric network and successfully observe state transfer between two sites with a measured fidelity of 75%. Furthermore, by launching a two-photon state, we show that quantum interference is preserved by the network. This demonstrates that the latent symmetries enable efficient quantum state transfer, while offering greater flexibility in designing quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 量子状態の転送は情報処理システムにおいて重要な側面であり、量子鍵分布や量子コンピュータ内のコンポーネント間通信といった操作を容易にする。 ほとんどの量子ネットワークは効率的な状態伝達を達成するために対称性に依存している。 このようなネットワークを設計する簡単な方法は空間対称性を使用することで、設計空間を著しく制限する。 我々の研究は、従来の空間対称性は示さないが、しかしながら、量子状態の効率的な転送をサポートするフォトニックネットワークの設計に新しいアプローチを採っている。 反対に、これらのネットワークでは完全な転送効率は技術的には達成できないが、任意にユニタリに近い忠実度は、進化の有限時間内に常に到達する。 このアプローチの鍵となるのは、ネットワークのスペクトル特性に具現化されているいわゆる潜伏、あるいは「隠れた」対称性である。 ラテント対称性は量子ネットワークの設計空間を大幅に拡張し、量子暗号やセキュアな状態伝達への応用に有意義な可能性を秘めている。 実験により,9地点の潜伏対称ネットワークが実現され,75%の忠実度を持つ2地点間の状態伝達が観測された。 さらに、2光子状態の起動により、量子干渉がネットワークによって保存されていることを示す。 このことは、潜在対称性が量子ネットワークを設計する際の柔軟性を高めながら、効率的な量子状態転送を可能にすることを証明している。

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