論文の概要: Boson Sampling as a Probe of Chaotic and Integrable Quantum Dynamics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.25398v1
- Date: Mon, 25 May 2026 03:44:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:19.276936
- Title: Boson Sampling as a Probe of Chaotic and Integrable Quantum Dynamics
- Title（参考訳）: カオスかつ積分可能な量子ダイナミクスのプローブとしてのボソンサンプリング
- Authors: Yuancheng Zhan, Khen Cohen, Norman T. W. Koo, Kian Hwee Lim, Hui Zhang, Lingxiao Wan, Sanghoon Chae, Ai Qun Liu, Victor M Bastidas, Yaron Oz, Leong-Chuan Kwek,
- Abstract要約: 集積フォトニクスは量子アプリケーションに固有の利点をもたらす。
本研究では,量子カオスの実用的なプローブとしてフォック状態ボソンサンプリングを確立する。
ボソンサンプリングに基づく量子カオスプローブの集積フォトニクスによる最初の実証を行う。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.490038494159432
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum technologies have become a powerful paradigm for quantum information and simulation, while quantum chaos plays a key role in understanding complex quantum dynamics. Integrated photonics offers unique advantages for quantum applications, including high-speed operation, scalability, and programmable unitary transformations. However, probing quantum chaos on integrated photonic platforms remains largely unexplored because a clear connection between programmable photonic dynamics and established chaos diagnostics is still lacking. In this work, we establish Fock-state boson sampling as a practical probe of quantum chaos by exploiting the sensitivity of multiphoton interference to the random-matrix properties of underlying single-particle unitary dynamics. More importantly, we design and fabricate a programmable silicon quantum photonic chip to experimentally implement this framework, achieving the first integrated-photonic demonstration of quantum-chaos probes based on boson sampling. Experimental results show that the three complementary probes proposed in this work, namely the distance to Porter-Thomas statistics, Shannon entropy, and Out-of-Time-Ordered-Correlator-equivalent observables, exhibit close agreement with theoretical predictions and consistently distinguish chaotic and integrable dynamics. Our work provides a scalable route for investigating complex quantum dynamics on programmable photonic platforms while leveraging the intrinsic advantages of boson sampling through multiphoton interference and complex output statistics.
- Abstract（参考訳）: 量子技術は量子情報とシミュレーションの強力なパラダイムとなり、量子カオスは複雑な量子力学を理解する上で重要な役割を果たす。
統合フォトニクスは、高速な演算、スケーラビリティ、プログラム可能なユニタリ変換など、量子アプリケーションに固有の利点を提供する。
しかし、プログラム可能なフォトニックダイナミックスと確立されたカオス診断との明確な関係がいまだに欠如しているため、統合フォトニックプラットフォーム上での量子カオスの探索はほとんど未解明のままである。
本研究では、基礎となる単一粒子ユニタリダイナミクスのランダム行列特性に対する多光子干渉の感度を利用して、量子カオスの実用的なプローブとしてフォック状態ボソンサンプリングを確立する。
さらに重要なことは、このフレームワークを実験的に実装するためにプログラマブルなシリコン量子フォトニックチップを設計し、製造し、ボソンサンプリングに基づく量子カオスプローブの初めての統合フォトニック実証を実現することである。
実験結果から,ポータ・トーマス統計学,シャノンエントロピー,およびアウト・オブ・タイム・オーダード・コレレータ等価観測値の3つの相補的プローブが理論的予測と密接な一致を示し,カオス的および可積分力学を一貫して区別することを示した。
我々の研究は、多光子干渉と複雑な出力統計によるボソンサンプリングの本質的な利点を生かしながら、プログラム可能なフォトニックプラットフォーム上の複雑な量子力学を研究するためのスケーラブルな経路を提供する。
関連論文リスト
- Quantum optical nonreciprocity on a magnetic-free photonic chip [2.6756218371228457]
集積フォトニックチップ上での高効率かつノイズのない全光周波数変換により、量子状態における無磁場光非相互性を示す。
本装置は、入力光子の量子コヒーレンスと絡み合いを保ちながら、例外的な性能パラメータを提供する。
スケーラブルなフォトニックプラットフォームにおける量子光学的非相互性の実現は、指向性量子通信とノイズ耐性量子ネットワークへの道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-01T14:26:37Z) - Engineering quantum states from a spatially structured quantum eraser [0.0]
量子干渉は、量子状態が光子を区別不能な不明瞭な性質に投影することで可能となる。
これらのアイデアを組み合わせることで、我々は、量子干渉を工学的なフォトニック状態に調整する単純で堅牢なスキームを設計し、実験的に実証する。
これらの空間工学的な多光子量子状態は、量子力学、顕微鏡、通信などの分野において重要であると信じている。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-06-24T00:11:36Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - Quantum walks of two correlated photons in a 2D synthetic lattice [0.0]
光モードの集合を操作することによって合成した2次元格子中の2つの相関光子の離散時間量子ウォークを報告する。
プラットフォーム全体がコンパクトで効率的でスケーラブルで、複雑な格子上の量子進化をシミュレートするための汎用的なツールである。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-04-20T10:47:45Z) - Ultra-long photonic quantum walks via spin-orbit metasurfaces [52.77024349608834]
数百光モードの超長光子量子ウォークについて報告する。
このセットアップでは、最先端の実験をはるかに超えて、最大320の離散的なステップで量子ウォークを設計しました。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-03-28T19:37:08Z) - Dynamical photon-photon interaction mediated by a quantum emitter [1.9677315976601693]
単一光子は量子科学と技術の主要なプラットフォームを構成する。
量子フォトニクスの主な課題は、どのように高度な絡み合った資源状態と効率的な光物質界面を生成するかである。
我々は、単一光子波束間の量子非線形相互作用を実現するために、単一量子エミッタとナノフォトニック導波路との効率的でコヒーレントな結合を利用する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-12-13T17:33:30Z) - Preparing random states and benchmarking with many-body quantum chaos [48.044162981804526]
時間に依存しないハミルトン力学の下で自然にランダム状態アンサンブルの出現を予測し、実験的に観察する方法を示す。
観測されたランダムアンサンブルは射影測定から現れ、より大きな量子系のサブシステムの間に構築された普遍的相関に密接に関連している。
我々の研究は、量子力学におけるランダム性を理解するための意味を持ち、より広い文脈でのこの概念の適用を可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-03-05T08:32:43Z) - Quantum Phases of Matter on a 256-Atom Programmable Quantum Simulator [41.74498230885008]
決定論的に作成された中性原子の2次元配列に基づくプログラマブル量子シミュレータを実証する。
我々は高忠実度反強磁性状態の生成と特徴付けによりシステムをベンチマークする。
次に、相互作用とコヒーレントレーザー励起の間の相互作用から生じるいくつかの新しい量子相を作成し、研究する。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-12-22T19:00:04Z) - Entanglement transfer, accumulation and retrieval via quantum-walk-based
qubit-qudit dynamics [50.591267188664666]
高次元システムにおける量子相関の生成と制御は、現在の量子技術の展望において大きな課題である。
本稿では,量子ウォークに基づく移動・蓄積機構により,$d$次元システムの絡み合った状態が得られるプロトコルを提案する。
特に、情報を軌道角運動量と単一光子の偏光度にエンコードするフォトニック実装について述べる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-10-14T14:33:34Z) - Exploring complex graphs using three-dimensional quantum walks of
correlated photons [52.77024349608834]
本稿では,3次元ネットワークに付随する励起力学の直接的実験的実現のための新しいパラダイムを提案する。
複雑で高連結なグラフ上の多粒子量子ウォークを実験的に探索するためのこの実験ベッドは、統合量子フォトニクスにおけるフェルミオン力学の適用可能性を活用するための道を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-07-10T09:15:44Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。