論文の概要: Phase-Drift Limits and Adaptive Quadrature Readout in Programmable Photonic Processors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02249v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 13:58:30 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.585712
- Title: Phase-Drift Limits and Adaptive Quadrature Readout in Programmable Photonic Processors
- Title（参考訳）: プログラマブルフォトニックプロセッサにおける位相ドリフト限界と適応4次読み出し
- Abstract要約: 本研究では, 正弦波と正弦波が同時ではなく逐次的に測定される場合に生じる位相ドリフトペナルティについて検討する。
局所状態空間モデルから増分対応推定器を導出する。
理想的な平衡ポアソン検出では、各二次のフィッシャー情報は検出された信号-光子数と等しい。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.4050736024350994
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Phase fluctuations between optical inputs limit programmable photonic processors because their output powers depend on coherent interference. We study the phase-drift penalty that arises when sine and cosine quadratures are measured sequentially rather than simultaneously. The analysis is motivated by measurements from an eight-mode programmable photonic processor, including 35 free-running recordings of 300 s acquired at approximately 125 samples per second per channel. These recordings provide an empirical route for estimating the phase-increment variance at a selected reconfiguration interval. The estimate is defined at the time of the second measurement. For fixed quadrature order, perturbation of the atan2 reconstruction gives $e_{C\to S}=-δ_τ\sin^2φ_0+O(δ_τ^2)$ and $e_{S\to C}=-δ_τ\cos^2φ_0+O(δ_τ^2)$. Writing $Q_τ=\operatorname{Var}(δ_τ)$, uniform phase averaging gives the first-order drift mean-square error $3Q_τ/8$. A phase-predicted ordering rule measures the locally less informative quadrature first and the more informative quadrature second. Its uniform first-order penalty is $(3/8-1/π)Q_τ$, which is 84.9 percent below the fixed-order value. We also derive an increment-aware estimator from a local state-space model. Marginalizing the unknown phase increment increases the variance of a stale phase observation by $Q_τ$, reducing its Fisher information from $I$ to $I/(1+IQ_τ)$. For ideal balanced Poisson detection, the Fisher information of each quadrature equals its detected signal-photon number. This yields dimensionless architecture boundaries in spatial information and phase-increment variance. Nonlinear Monte Carlo simulations validate the perturbative laws, quantify robustness to prediction error, and compare simultaneous, fixed-order, increment-aware, and adaptive receivers under a common noise model.
- Abstract（参考訳）: 光入力間の位相変動は、その出力パワーがコヒーレント干渉に依存するため、プログラム可能なフォトニックプロセッサを制限する。
正弦波と正弦波が同時ではなく逐次的に測定される場合に生じる位相ドリフトペナルティについて検討する。
この分析は、8モードのプログラム可能なフォトニックプロセッサの測定によって動機付けられ、チャネルあたり約125サンプルで取得された300秒の35のフリーラン記録を含む。
これらの記録は、選択された再構成間隔における位相増分分散を推定するための経験的経路を提供する。
推定値は、第2の測定時に定義される。
固定二次次数に対して、atan2再構成の摂動は$e_{C\to S}=-δ_τ\sin^2φ_0+O(δ_τ^2)$と$e_{S\to C}=-δ_τ\cos^2φ_0+O(δ_τ^2)$を与える。
Q_τ=\operatorname{Var}(δ_τ)$と書くと、一階ドリフト平均二乗誤差が3Q_τ/8$になる。
位相予測順序規則は、局所的にあまり情報に乏しい第1次と、より情報に富む第2次を測る。
均一な1次ペナルティは$(3/8-1/π)Q_τ$であり、固定順序値より84.9%低い。
また、局所的な状態空間モデルから増分対応推定器を導出する。
未知の位相インクリメントのマージナル化は、古い位相観察のばらつきを$Q_τ$で増加させ、フィッシャー情報を$I$から$I/(1+IQ_τ)$に下げる。
理想的な平衡ポアソン検出では、各二次のフィッシャー情報は検出された信号-光子数と等しい。
これにより、空間情報と位相インクリメントのばらつきにおいて、無次元のアーキテクチャ境界が得られる。
非線形モンテカルロシミュレーションは摂動法則を検証し、予測誤差に対するロバスト性を定量化し、共通のノイズモデルの下での同時、固定順序、インクリメント・アウェア、適応レシーバを比較する。
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