論文の概要: A theoretical treatment of optical metasurfaces as an efficient basis for quantum correlations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.09517v1
• Date: Sun, 13 Jul 2025 07:10:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-15 18:48:23.37612
• Title: A theoretical treatment of optical metasurfaces as an efficient basis for quantum correlations
• Title（参考訳）: 量子相関の効率的な基礎としての光学的準曲面の理論的扱い
• Authors: Ramaseshan R, Prateek P. Kulkarni, Sharanya Madhusudhan, Kaustav Bhowmick,
• Abstract要約: 絡み合いは量子技術の基盤であり、量子コンピューティング、暗号、情報処理において重要な役割を果たす。 光装置による絡み合いを生成する従来の方法は、ビームスプリッター、非線形媒体、量子ドットに依存している。 本研究では,準曲面がハミルトニアン駆動のスピン絡み合い機構によってベル状態を生成するための有望なプラットフォームとして機能することを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/
• Abstract: Entanglement is a cornerstone of quantum technology, playing a key role in quantum computing, cryptography, and information processing. Conventional methods for generating entanglement via optical setups rely on beam splitters, nonlinear media, or quantum dots, which often require bulky configurations and precise phase control. In contrast, metasurfaces - ultrathin, engineered optical interfaces - offer a compact and tunable alternative for quantum photonics. In this work, we demonstrate that metasurfaces can serve as a promising platform for generating Bell states through a Hamiltonian-driven spin-entanglement mechanism. By analyzing the system's evolution under a metasurface interaction Hamiltonian, we show that an initially separable spin state evolves into a maximally entangled Bell state. We further study classical and quantum correlations, evaluate the impact of environmental decoherence, and compute quantum discord to quantify correlation robustness beyond entanglement. Our analysis shows that metasurfaces can generate Bell states with a concurrence of about 0.995 and maintain quantum discord for up to 29 microseconds. These results establish metasurfaces as scalable, high-fidelity components for next-generation quantum photonic architectures.
• Abstract（参考訳）: 絡み合いは量子技術の基盤であり、量子コンピューティング、暗号、情報処理において重要な役割を果たす。 光装置による絡み合いを生成する従来の方法は、ビームスプリッター、非線形媒体、量子ドットに依存しており、しばしば粗い構成と正確な位相制御を必要とする。 対照的に、メタサーフェス(超薄、エンジニアリングされた光学インターフェース)は、量子フォトニクスのコンパクトで調整可能な代替手段を提供する。 本研究では,準曲面がハミルトニアン駆動のスピン絡み合い機構によってベル状態を生成するための有望なプラットフォームとして機能することを示す。 準曲面相互作用下での系の進化を解析することにより、初期分離可能なスピン状態が最大絡み合ったベル状態へと進化することを示す。 さらに、古典的および量子的相関について研究し、環境デコヒーレンスの影響を評価し、量子不一致を計算して、絡み合いを超えた相関の堅牢性を定量化する。 解析の結果、準曲面は、約0.995のコンカレンスでベル状態を生成し、最大29マイクロ秒間量子不協和を維持できることがわかった。 これらの結果は、次世代量子フォトニックアーキテクチャのためのスケーラブルで高忠実なコンポーネントとしてメタ曲面を確立する。

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