論文の概要: Observation of Lie algebraic invariants in Quantum Linear Optics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.03001v1
- Date: Mon, 05 May 2025 20:02:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-07 18:50:11.118675
- Title: Observation of Lie algebraic invariants in Quantum Linear Optics
- Title（参考訳）: 量子線形光学におけるリー代数不変量の観測
- Authors: Giovanni Rodari, Tommaso Francalanci, Eugenio Caruccio, Francesco Hoch, Gonzalo Carvacho, Taira Giordani, Nicolò Spagnolo, Riccardo Albiero, Niki Di Giano, Francesco Ceccarelli, Giacomo Corrielli, Andrea Crespi, Roberto Osellame, Ulysse Chabaud, Fabio Sciarrino,
- Abstract要約: ボーソンサンプリングの文脈に適用したリー代数の役割を実験的に検討した。
サンプリング実験はリー代数構造によってもたらされる制約を実際に満たしていることを示す。
これにより、光子ベースの量子コンピューティングプロトコルの検証ツールとして代数的に着想を得た手法を使うための新たな道が開かれる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Over the past few years, various methods have been developed to engineeer and to exploit the dynamics of photonic quantum states as they evolve through linear optical networks. Recent theoretical works have shown that the underlying Lie algebraic structure plays a crucial role in the description of linear optical Hamiltonians, as such formalism identifies intrinsic symmetries within photonic systems subject to linear optical dynamics. Here, we experimentally investigate the role of Lie algebra applied to the context of Boson sampling, a pivotal model to the current understanding of computational complexity regimes in photonic quantum information. Performing experiments of increasing complexity, realized within a fully-reconfigurable photonic circuit, we show that sampling experiments do indeed fulfill the constraints implied by a Lie algebraic structure. In addition, we provide a comprehensive picture about how the concept of Lie algebraic invariant can be interpreted from the point of view of n-th order correlation functions in quantum optics. Our work shows how Lie algebraic invariants can be used as a benchmark tool for the correctness of an underlying linear optical dynamics and to verify the reliability of Boson Sampling experiments. This opens new avenues for the use of algebraic-inspired methods as verification tools for photon-based quantum computing protocols.
- Abstract（参考訳）: ここ数年、光量子状態が線形光学ネットワークを通して進化するにつれて、エンジンと光量子状態のダイナミクスを利用する様々な方法が開発されてきた。
近年の理論的研究は、線形光学ハミルトニアンの記述において、リー代数構造が重要な役割を果たすことを示した。
本稿では,光量子情報における計算複雑性状態の現在の理解への重要なモデルであるボソンサンプリングの文脈において,リー代数が果たす役割について実験的に検討する。
完全再構成可能なフォトニック回路内で実現された複雑性の増大実験を行い、サンプリング実験がリー代数構造によってもたらされる制約を実際に満たしていることを示す。
さらに、量子光学におけるn階相関関数の観点から、リー代数不変量の概念がどのように解釈できるかについて、包括的な図式を提供する。
我々の研究は、リー代数不変量がどのように基底となる線形光学力学の正しさのベンチマークツールとして利用でき、ボソンサンプリング実験の信頼性を検証できることを示す。
これにより、光子ベースの量子コンピューティングプロトコルの検証ツールとして代数的に着想を得た手法を使うための新たな道が開かれる。
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