論文の概要: Boson Sampling Using Fock States from On-Demand Single Photon Source Arrays: Quantum Complexity & Impact of Dephasing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.17773v1
- Date: Tue, 13 Oct 2026 05:59:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-10-17 17:20:54.811691
- Title: Boson Sampling Using Fock States from On-Demand Single Photon Source Arrays: Quantum Complexity & Impact of Dephasing
- Title（参考訳）: オンデマンド単一光子源アレイからのフォック状態を用いたボソンサンプリング:量子複雑度と劣化の影響
- Abstract要約: 個々のオンデマンド光子の劣化時間スケールがN-光子の絡み合った状態の最終的な確率分布にどのように影響するかを示す。
その結果、所望の単一光子源を有する光回路で発生した4光子およびより多くの絡み合った光子状態を測定するための定量的ガイドラインが得られた。
- 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: Boson sampling with array of on-demand single photons (discreet variable Fock states) as resource states provides distinct advantages in complexity scaling compared to single photon resource states mimicked by the states (continuous variable) generated in nonlinear photonics. Recent progress in realization of regular ordered array of mesa top single quantum dots (MTSQDs) enabling on-demand generation of many photon resource states with high single photon purity and indistinguishability [1,2] has opened the possibility of implementing chip-scale Boson sampling with single photons. An important question towards scale up of such circuits is how the dephasing and decay timescale of individual on-demand single photons affect the final probability distribution of the N-photon entangled state. In this work we report a framework that provides direct link between the physical sources of decoherence to the outcome of multiphoton correlation measurements. We explicitly incorporate the symmetrization of the N-photon states while accounting for the shape of the individual wave packets and dephasing. Using this framework, we show predictive estimates of the probability of generation of a 4-photon NOON state using an optical circuit initialized with 4 identical single photon wave packets, mimicking the emitted photons from MTSQD single photon sources reported in [2]. Specifically, we show how the probability of generating various 4-photon entangled states depend on the two-photon interference visibility which is determined by the pure dephasing timescale in relation to the radiative decay timescale. The results provide quantitative guidelines to measure 4 photon and higher number of entangled photon states generated in an optical circuit with on demand single photon sources and provide a link between physical processes such as temperature and the output state of the quantum optical circuits.
- Abstract（参考訳）: 資源状態としてのオンデマンド単一光子(離散変数フォック状態)の配列を用いたボソンサンプリングは、非線形フォトニクスで生成される状態(連続変数)によって模倣される単一の光子資源状態と比較して、複雑さのスケーリングにおいて明確な利点をもたらす。
メサトップ単一量子ドット(MTSQD)の規則順序配列の実現の最近の進歩により、高光子純度と不明瞭性を有する多くの光子資源状態のオンデマンド生成が可能となった[1,2]により、単一光子を用いたチップスケールボソンサンプリングの実装が可能となった。
このような回路のスケールアップに向けた重要な疑問は、個々のオンデマンド単光子の劣化時間スケールがN-光子の絡み合った状態の最終的な確率分布にどのように影響するかである。
本稿では,デコヒーレンスの物理的源と多光子相関測定結果との直接的なリンクを提供する枠組みについて報告する。
我々はN-フォトン状態の対称性を個別のウェーブパケットの形状を考慮に入れ、強調する。
本フレームワークを用いて,4つの同一光子波パケットを初期化した光回路を用いて4光子NOON状態の発生確率を予測し,[2]で報告されたMTSQD単一光子源から放出される光子を模倣する。
具体的には、各4光子絡み合った状態を生成する確率が、放射減衰時間スケールに対して純粋な縮退時間スケールによって決定される2光子干渉の可視性に依存することを示す。
その結果、所望の単一光子源を有する光回路で発生した4光子およびより多くの絡み合った光子状態を測定するための定量的ガイドラインが提供され、量子光学回路の出力状態と温度などの物理過程のリンクを提供する。
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