論文の概要: Dynamical control of quantum photon-photon interaction with phase change material
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.16305v1
- Date: Sat, 18 Oct 2025 02:22:24 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-25 00:56:38.93672
- Title: Dynamical control of quantum photon-photon interaction with phase change material
- Title（参考訳）: 相変化物質との量子光子-光子相互作用の動的制御
- Authors: Chaojie Wang, Xutong Li, Xiuyi Ma, Yuning Zhang, Meng Wu, Weifang Lu, Yuanyuan Chen, Xiubao Sui, Lixiang Chen,
- Abstract要約: 本稿では,二酸化バナジウム相変化材料に基づく量子干渉の基礎的特徴を解明するためのツールを提案し,実験的に実証する。
結果は、量子光-マター相互作用を調査し、様々な量子情報処理タスクに量子干渉を利用するための代替手法を提供する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.728654693205153
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum interference can produce a pivotal effective photon-photon interaction, enabling the exploration of various quantum information technologies that beyond the possibilities of classical physics. While such an effective interaction is fundamentally limited to the bosonic nature of photons and the restricted phase responses from commonly used unitary optical elements, loss-induced nonunitary operation provides an alternative degree of freedom to control the quantum interference. Here, we propose and experimentally demonstrate a concise yet powerful tool to unravel fundamental features of quantum interference based on the phase change material vanadium dioxide. Since the insulator-metal transition in an elaborate vanadium dioxide thin film can create any desired particle exchange phase response, we show its tunability over the effective photon-photon interaction between paired photons that are entangled in the symmetric and anti-symmetric forms, which may introduce sophisticated nonunitary operations and functionalities into programmable optical platforms. These results provide an alternative approach to investigate the quantum light-matter interaction, and facilitate the use of quantum interference for various quantum information processing tasks such as quantum simulation and quantum computation.
- Abstract（参考訳）: 量子干渉は重要な光子-光子相互作用を生み出し、古典物理学の可能性を超越した様々な量子情報技術の探索を可能にする。
このような効果的な相互作用は、基本的には光子のボソニックな性質と、一般的に使用されるユニタリ光学素子からの制限された位相応答に限られるが、損失誘起非ユニタリ演算は、量子干渉を制御するための代替自由度を提供する。
本稿では,二酸化バナジウム相変化材料に基づく量子干渉の基本的特徴を明らかにするための,簡潔かつ強力なツールを実験的に提案する。
二酸化バナジウム薄膜の絶縁体-金属転移は、任意の所望の粒子交換相反応を生成できるため、対称型と反対称型に絡み合った対光子間の効果的な光子-光子相互作用に対してチューナビリティを示す。
これらの結果は、量子光-マター相互作用を調査し、量子シミュレーションや量子計算などの様々な量子情報処理タスクに量子干渉を用いることを容易にする代替手法を提供する。
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