論文の概要: Modeling integrated frequency shifters and beam splitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.06003v1
• Date: Thu, 05 Feb 2026 18:48:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-02-06 18:49:09.134887
• Title: Modeling integrated frequency shifters and beam splitters
• Title（参考訳）: 統合周波数シフタとビームスプリッタのモデリング
• Authors: Manuel H. Muñoz-Arias, Kevin J. Randles, Nils T. Otterstrom, Paul S. Davids, Michael Gehl, Mohan Sarovar,
• Abstract要約: フォトニック量子コンピューティングは、フォールトトレランスの競争において強力な競争相手である。 周波数モードで符号化された量子ビットを用いた最近の提案は、ハードウェアフットプリントの大幅な削減を約束している。 結合共振器の変調アレイに基づく周波数モードビームスプリッタの設計について述べる。
• 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: Photonic quantum computing is a strong contender in the race to fault-tolerance. Recent proposals using qubits encoded in frequency modes promise a large reduction in hardware footprint, and have garnered much attention. In this encoding, linear optics, i.e., beam splitters and phase shifters, is necessarily not energy-conserving, and is costly to implement. In this work, we present designs of frequency-mode beam splitters based on modulated arrays of coupled resonators. We develop a methodology to construct their effective transfer matrices based on the SLH formalism for quantum input-output networks. Our methodology is flexible and highly composable, allowing us to define $N$-mode beam splitters either natively based on arrays of $N$-resonators of arbitrary connectivity or as networks of interconnected $l$-mode beam splitters, with $l<N$. We apply our methodology to analyze a two-resonator device, a frequency-domain phase shifter and a Mach-Zehnder interferometer obtained from composing these devices, a four-resonator device, and present a formal no-go theorem on the possibility of natively generating certain $N$-mode frequency-domain beam splitters with arrays of $N$-resonators.
• Abstract（参考訳）: フォトニック量子コンピューティングは、フォールトトレランスの競争において強力な競争相手である。 近年、周波数モードで符号化された量子ビットを用いた提案は、ハードウェアフットプリントの大幅な削減を約束し、多くの注目を集めている。 この符号化では、線形光学、すなわちビームスプリッタと位相シフト器は必ずしもエネルギー保存ではなく、実装に費用がかかる。 本研究では結合共振器の変調配列に基づく周波数モードビームスプリッタの設計について述べる。 本研究では,量子入出力ネットワークのSLH形式に基づく効率的な転送行列を構築する手法を開発した。 我々の手法は柔軟で高構成可能であり、任意の接続の$N$共振器の配列に基づいてネイティブに$N$モードビームスプリッタを定義するか、$l<N$で相互接続された$l$モードビームスプリッタのネットワークとして定義することができる。 提案手法を適用して,2次共振器装置,周波数領域位相シフト器,およびこれらを合成したマッハ・ツェンダー干渉計,4次共振器装置を解析し,N$共振器の配列を持つ特定のN$モード周波数領域ビームスプリッタをネイティブに生成する可能性に関する公式なノーゴー定理を提示する。

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