論文の概要: Tailoring quantum walks in integrated photonic lattices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.11608v1
- Date: Fri, 12 Dec 2025 14:44:38 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-15 15:48:11.804929
- Title: Tailoring quantum walks in integrated photonic lattices
- Title（参考訳）: 集積フォトニック格子におけるテーラー量子ウォーク
- Authors: A. Raymond, P. Cathala, M. Morassi, A. Lemaître, F. Raineri, S. Ducci, F. Baboux,
- Abstract要約: 結合導波路の配列は、光子が構造全体に連続的に干渉することを可能にする。
非線形材料からなる場合、そのようなアレイは回路内で直接光の量子状態を生成することができる。
- 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: Unlike discrete photonic circuits, which manipulate photons step-by-step using a series of optical elements, arrays of coupled waveguides enable photons to interfere continuously across the entire structure. When composed of a nonlinear material, such arrays can also directly generate quantum states of light within the circuit. To clarify the similarities and distinctions between these two approaches of quantum walks, we conduct here a systematic comparison between linear waveguide arrays, injected with photons produced externally, and nonlinear arrays, where photon pairs are continuously generated via parametric down-conversion. We experimentally validate these predictions using III-V semiconductor nonlinear waveguide lattices with varied geometries, enabling us to tune the depth of the quantum walks over an order of magnitude and reveal the gradual emergence of non-classicality in the output state. Finally, we demonstrate an inverse-design approach to engineer \textit{aperiodic} waveguide arrays, whose optimized coupling profiles generate maximally entangled states such as the biphoton W-state. These results highlight the potential of continuously-coupled photonic systems to harness high-dimensional entanglement within compact architectures.
- Abstract（参考訳）: 一連の光学素子を用いて光子を段階的に操作する離散フォトニック回路とは異なり、結合導波路の配列は光子が構造全体にわたって連続的に干渉することを可能にする。
非線形材料からなる場合、そのようなアレイは回路内で直接光の量子状態を生成することができる。
これら2つの量子ウォークの類似点と相違点を明らかにするため、線形導波路アレイを外部に生成した光子と非線形アレイとを系統的に比較し、パラメトリックダウンコンバージョンにより光子対を連続的に生成する。
我々は,III-V族半導体非線形導波路格子を用いてこれらの予測を実験的に検証し,量子ウォークの深さを桁違いに調整し,出力状態における非古典性の漸進的な出現を明らかにする。
最後に,2光子W状態のような最大絡み合った状態を生成する結合プロファイルを最適化した波長導波路アレイを設計する逆設計手法を実証する。
これらの結果は、コンパクトアーキテクチャ内での高次元の絡み合いを利用するための連続結合フォトニックシステムの可能性を強調している。
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