論文の概要: Analog photonic simulator for large-scale transport

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.00581v1
• Date: Sat, 30 May 2026 07:15:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-02 21:34:28.53481
• Title: Analog photonic simulator for large-scale transport
• Title（参考訳）: 大規模輸送のためのアナログフォトニックシミュレータ
• Authors: Mengyu Zhao, Xuezhi Zhu, Nikita Guseynov, Yewei Yuan, Na Wang, Meihong Wang, Yunyun Cao, Shi Jin, Nana Liu, Changde Xie, Kunchi Peng, Xiaolong Su,
• Abstract要約: 高次元偏微分方程式は、次元に比例して自由度が指数関数的に増加するため、デジタルグリッド上で表すのは難しい。 連続可変量子フォトニクスは、空間を離散格子に初めて離散化することなく、大規模フィールドを表現し、進化させることができる。 本結果は,大規模対流方程式に適したプログラム可能なアナログプラットフォームとして,連続可変フォトニクスを確立した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 27.838990235300017
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Transport equations describe how physical quantities -- such as mass, energy, momentum, concentration, probability, or fields -- are carried, propagated, or redistributed through space and time, forming a foundational class of partial differential equations across science and engineering. However, high-dimensional partial differential equations are difficult to represent on digital grids because the number of degrees of freedom grows exponentially with dimension. Continuous-variable quantum photonics on the other hand can represent and evolve these large-scale fields without first discretizing space into a discrete grid. We demonstrate a large-scale analog photonic simulator for the constant-coefficient advection equation, a transport equation that is a fundamental benchmark for scientific computing. The solution of a $d$-variable advection equation is encoded into $d$ optical modes, so that the partial differential equation evolution maps directly to programmable phase-space displacements generated by optical quadrature momenta. Using a time-domain continuous-variable quantum photonic platform, we validate programmable control with $20,000$ single-mode squeezed states and $20,000$ two-mode squeezed states, and implement transport dynamics on a $20,000$-mode cluster-state resource. Homodyne measurements then verifies mode-resolved displacement control, which can provide first and second-order moment information of the solution to the advection equation, with final achievable relative error as low as $0.8\%$ and $0.92\%$ for first and second-order moment observables respectively. Our results establish continuous-variable photonics as a suitable programmable analog platform for large-scale advection equations.
• Abstract（参考訳）: 輸送方程式は、質量、エネルギー、運動量、濃度、確率、または場などの物理量がどのように、空間と時間を通して運ばれ、伝播し、再分配され、科学と工学にまたがる偏微分方程式の基礎クラスを形成するかを記述する。 しかし、高次元偏微分方程式は次元に比例して自由度が指数関数的に増加するため、デジタルグリッド上で表すのは難しい。 一方、連続可変量子フォトニクスは、空間を離散格子に識別することなく、これらの大規模場を表現し、進化させることができる。 科学計算の基本的なベンチマークである輸送方程式である定数係数対流方程式に対する大規模アナログフォトニックシミュレータを実証する。 $d$-variable advection equation の解は$d$光モードにエンコードされるので、偏微分方程式の進化は、光二次モータによって生成されるプログラム可能な位相空間変位に直接マッピングされる。 時間領域連続可変量子フォトニックプラットフォームを用いて、単一モード圧縮状態20,000ドル、2モード圧縮状態20,000ドルでプログラム可能な制御を検証し、20,000ドルのクラスタ状態リソース上でトランスポートダイナミクスを実装する。 ホモジン測定によりモード分解型変位制御が検証され、これは解の対流方程式に対する一階と二階のモーメント情報を提供し、最終的な相対誤差は、それぞれ一階と二階のモーメントオブザーバブルに対して 0.8\%$ と $0.92\%$ と低い。 本結果は,大規模対流方程式に適したプログラム可能なアナログプラットフォームとして,連続可変フォトニクスを確立した。

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