論文の概要: A Chip-scale Space-time Multiplexed Gaussian Boson Sampling Processor Beyond 10,000 Photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.11922v1
- Date: Thu, 10 Sep 2026 17:58:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-11 23:53:35.484708
- Title: A Chip-scale Space-time Multiplexed Gaussian Boson Sampling Processor Beyond 10,000 Photons
- Title（参考訳）: チップスケールの時空多重ガウスボソンサンプリングプロセッサ
- Abstract要約: 高速光変調器,オンチップ遅延線,および薄膜ニオブ酸リチウムチップ上の時間空間多重干渉ネットワークをモノリシックに統合した,初の時空間多重化ガウスボソンサンプリング(GBS)システムについて報告する。
我々はさらに、フォトニックハードウェアをGBSを利用した物理力学モデリングの世界モデルに再構成し、トレーニング可能な読み出しパラメータを少なくして予測誤差を低くする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.615566045219897
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Gaussian boson sampling (GBS) has emerged as a leading photonic paradigmfor demonstrating quantum computational advantage. Nevertheless, state-ofthe-art GBS setups face practical barriers including stringent optical alignment, phase instability, and limited programmability, which impede scalable engineering deployment. The chip-scale space-time multiplexed architecturepromises to resolve these constraints, yet it strongly demands wafer-scale chipcapabilities to simultaneously satisfy stringent requirements on low loss, highprecision and high-speed modulation. Here we report the first chip-scale spacetime multiplexed GBS system, monolithically integrating high-speed electrooptic modulators, on-chip delay lines, and a time-space multiplexed interferometric network on a thin-film lithium niobate chip, operating at a 4-GHz clockrate with detection events of up to 11,059 photons within 1 millisecond. Beyond benchmarking quantum advantage, we further reconfigure the photonichardware into a GBS-powered world model for modelling physical dynamics,which achieves lower prediction error with fewer trainable readout parameters compared with a classical echo state network (ESN) baseline. Our resultsvalidate the feasibility of our endeavor towards scalable photonic quantumhardware, and pave the way for the versatile programmable applications offuture GBS quantum systems.
- Abstract（参考訳）: ガウスボソンサンプリング(GBS)は、量子計算の優位性を示す主要なフォトニックパラダイムとして登場した。
それでも、最先端のGBSセットアップは、厳密な光アライメント、位相不安定性、プログラム可能性の制限など、実用的な障壁に直面しており、スケーラブルなエンジニアリング展開を妨げている。
チップスケールの時空多重アーキテクチャはこれらの制約を解決するために設計されているが、低損失、高精度、高速変調に対する厳密な要求を同時に満たすウェハスケールのチップキャパビリティを強く要求している。
本稿では, 高速光変調器, オンチップ遅延線, および薄膜ニオブ酸リチウムチップ上の時間空間多重干渉ネットワークをモノリシックに統合し, 最大11,059光子の検出イベントを1ミリ秒以内に4GHzクロックレートで動作させた最初のチップスケール時空間多重GBSシステムについて報告する。
従来のエコー状態ネットワーク(ESN)ベースラインに比べて、トレーニング可能な読み出しパラメータが少なく、予測誤差の少ないGBSベースの物理力学モデリングの世界モデルに、フォトニックハードウエアを再構成する。
我々の成果は、スケーラブルなフォトニック量子ハードウェアへの取り組みの可能性を実証し、フューチャーGBS量子システムの汎用的なプログラマブルな応用への道を開いた。
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