論文の概要: Optimizing Quantum Photonic Integrated Circuits using Differentiable Tensor Networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.11861v1
- Date: Mon, 15 Sep 2025 12:35:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-16 17:26:23.279827
- Title: Optimizing Quantum Photonic Integrated Circuits using Differentiable Tensor Networks
- Title（参考訳）: 微分テンソルネットワークを用いた量子フォトニック集積回路の最適化
- Authors: Mathias Van Regemortel, Thomas Van Vaerenbergh,
- Abstract要約: 本稿では,量子フォトニック集積回路の勾配に基づく最適化手法を提案する。
量子フォトニック回路を2つの重要なユースケースに最適化することにより,本手法の適用性を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.14323566945483496
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Recent reports of large photonic nonlinearities in integrated photonic devices, using the strong excitonic light-matter coupling in semiconductors, necessitate a tailored design framework for quantum processing in the limit of low photon occupation. We present a gradient-based optimization method for quantum photonic integrated circuits, which are composed of nonlinear unitary coupling gates and stochastic, nonunitary components for sampling the photonic losses. As core of our method, differentiable tensor-networks are leveraged, which are accurate in the regime of low photonic occupation and modest intermode entanglement. After characterizing the circuit gate architecture with field simulations of GaAs-based samples, we demonstrate the applicability of our method by optimizing quantum photonic circuits for two key use cases: integrated designs for quantum optical state preparation and tailored optimal readout for quantum phase sensing.
- Abstract（参考訳）: 集積フォトニックデバイスにおける大きなフォトニック非線形性の報告は、半導体における強い励起光-マター結合を用いて、低光子占有限界における量子処理のための調整された設計枠組みを必要とする。
本稿では,非線形ユニタリ結合ゲートと確率的非ユニタリ成分からなる量子フォトニック集積回路の勾配に基づく最適化手法を提案する。
本手法のコアとして,低フォトニック占有と極小中間エンタングルメントの状況において正確である微分可能なテンソルネットを利用する。
GaAs系試料のフィールドシミュレーションにより回路ゲートアーキテクチャを特徴づけた後、量子光子回路を2つの主要なユースケースに適用し、量子光学状態準備のための統合設計と量子位相検出のための調整された最適読み出しという方法の適用性を実証した。
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