論文の概要: Topological Quantum Interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.19730v1
• Date: Thu, 18 Jun 2026 02:53:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-19 18:23:39.620075
• Title: Topological Quantum Interferometry
• Title（参考訳）: トポロジカル量子干渉計
• Authors: Tianyou Ying, Yufeng Zhou, Chengwei Pan, Ryan Hogan, Ruoyang Zhang, Hui Liu, Shining Zhu, Xiaoqin Gao,
• Abstract要約: 我々は、相互作用に基づく幾何位相、交換ベリー位相(BPX)によって駆動される位相量子干渉法を確立する。 我々の形式主義は、任意の位相電荷と (de) 調整条件に$q$-plate状態の生成と特徴づけを一般化する。 デバイス非依存で高度にスケーラブルなこのアプローチは、スケーラブルな高次元キャラクタリゼーションとトポロジ的に保護された状態選択を可能にする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.270051398637742
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Structured light provides high-dimensional Hilbert spaces holding tremendous potential for fundamental quantum optics and quantum technologies. However, existing characterization methods, like Hong-Ou-Mandel (HOM) interference, typically assume perfectly tuned conditions, overlooking the geometric physics governing spatial mode evolution. Here, we establish topological quantum interferometry driven by an interaction-based geometric phase, the exchange Berry phase (BPX). Our formalism generalizes $q$-plate state generation and characterization to arbitrary topological charges and (de)tuning conditions, demonstrating that BPX acts as a geometric marker governing spatial interference. We show BPX serves as a deterministic control parameter, decomposing two-photon spatial patterns into geometry-dictated fundamental modes. This mapping reveals topological invariants and phase singularities that function as a non-tomographic witness for state dimensionality estimation, circumventing full-state reconstruction. Being device-independent and highly scalable, this approach enables scalable high-dimensional characterization and topologically protected state selection, with direct applicability to quantum metrology and high-capacity quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 構造光は、基本量子光学と量子技術に大きなポテンシャルを持つ高次元ヒルベルト空間を提供する。 しかし、Hong-Ou-Mandel(HOM)干渉のような既存の特徴付け手法は、通常は完全に調整された条件を仮定し、空間モードの進化を管理する幾何学物理学を見渡す。 ここでは、相互作用に基づく幾何位相、交換ベリー位相(BPX)によって駆動されるトポロジカル量子干渉法を確立する。 我々の定式化は、任意の位相電荷と (de) 調整条件に$q$-plate状態の生成と特徴づけを一般化し、BPXが空間干渉を管理する幾何学的マーカーとして機能することを示す。 BPXが決定論的制御パラメータとして機能し、2光子空間パターンを幾何予測基本モードに分解することを示す。 この写像は、状態次元推定の非トモグラフィ的証人として機能し、完全な状態再構成を回避する位相不変性と位相特異点を明らかにする。 デバイス非依存で高度にスケーラブルなこのアプローチは、スケーラブルな高次元キャラクタリゼーションとトポロジ的に保護された状態選択を可能にし、量子メートル法や高容量量子ネットワークに直接適用可能である。

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