論文の概要: Simulating generic single-qubit open-dynamics via polarization-frequency coupling in a photonic interferometer

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.00835v1
• Date: Wed, 01 Jul 2026 11:54:58 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-02 19:56:07.882065
• Title: Simulating generic single-qubit open-dynamics via polarization-frequency coupling in a photonic interferometer
• Title（参考訳）: フォトニック干渉計における偏光周波数結合による汎用単一量子開束力学のシミュレーション
• Abstract要約: オープンマッハ・ツェンダー干渉計における単一光子を用いた任意の単一量子開系力学をシミュレートするフォトニックプラットフォームを提案する。 複屈折石英板は、偏光と周波数自由度の間の結合を誘導する。 得られた進化は、個体群とコヒーレンスの間の制御可能な相互作用によって特徴づけられることを示す。
• 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: We propose a photonic platform for simulating arbitrary single-qubit open-system dynamics using a single photon in an open Mach-Zehnder interferometer. A birefringent quartz plate induces a coupling between the polarization and frequency degrees of freedom. By treating the latter as an effective environment, we analytically derive the reduced polarization dynamics. We show that the resulting evolution is characterized by a controllable interplay between populations and coherence, instead of the usual dephasing caused by quartz plates. By adjusting the photon frequency distribution and interferometric parameters, we demonstrate that target single-qubit states can be efficiently reproduced through a tunable optical protocol expected to work under accessible experimental conditions. The simulator is benchmarked against paradigmatic open-system evolutions, including depolarization and non-Markovian dynamics, achieving high accuracy. Our results establish polarization-frequency engineered photonic interferometers as a versatile protocol for simulation of open quantum systems.
• Abstract（参考訳）: オープンマッハ・ツェンダー干渉計における単一光子を用いた任意の単一量子開系力学をシミュレートするフォトニックプラットフォームを提案する。 複屈折石英板は、偏光と周波数自由度の間の結合を誘導する。 後者を有効環境として扱うことにより、分極ダイナミクスの低減を解析的に導出する。 得られた進化は,石英プレートによって引き起こされる通常の嫌悪ではなく,個体群とコヒーレンスの間の制御可能な相互作用によって特徴づけられることを示す。 光子周波数分布と干渉パラメータを調整することにより、ターゲットの単一量子状態が、アクセス可能な実験条件下で動作することが期待される波長可変光プロトコルによって効率よく再生できることを実証する。 このシミュレータは、非偏極化や非マルコフ力学を含むパラダイム的オープンシステムの進化に対してベンチマークされ、精度が高い。 本研究は,開量子系シミュレーションのための多目的プロトコルとして偏光周波数同期フォトニック干渉計を構築した。

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