論文の概要: Programmable Preparation of Topological Entangled States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.22738v1
• Date: Thu, 15 Oct 2026 23:18:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-20 00:56:07.696983
• Title: Programmable Preparation of Topological Entangled States
• Title（参考訳）: トポロジカルエンタングル状態のプログラム作成
• Abstract要約: 集積フォトニック格子の非線形光ポンププロファイルの逆工学によるトポロジカルエンタングルド状態のプログラム化について述べる。 非線形生成経路自体が調整励起によりプログラム可能となるシリコンフォトニックトポロジカル超格子を実験的に実現した。
• 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: Programmable preparation of entangled quantum states is a central requirement for scalable quantum information processing, quantum networking and photonic quantum computing. Topological photonic platforms offer an attractive route towards robust quantum-state generation by encoding information in symmetry- protected optical modes, yet the generated entangled states are typically dictated by the lattice geometry and therefore lack programmability. Here we demonstrate programmable preparation of topological entangled states by inverse engineering the nonlinear optical pump profile of an integrated photonic lattice. Our approach enables deterministic control over both the dimensionality and modal structure of the generated entangled state while preserving its topological character. We experimentally realize silicon photonic topological superlattices in which the nonlinear generation pathway itself becomes programmable via tailored excitations. The superlattices host a multiband manifold of co localized topological interface modes, while coherently controlled inputs synthesize pump superpositions within this protected basis. We showcase this principle by selectively addressing topological biphoton eigenstates, steering correlations to produce a desired target state in a high-dimensional Hilbert space, and inverse-designing pump states that generate targeted Schmidt dimensionalities. Site-resolved two-photon correlation measurements remain reproducible across nominally identical fabricated devices, demonstrating robustness to realistic nanofabrication-induced disorder. Programmable preparation of topological entangled states establishes a pathway towards exploiting topological photonic modes as application-specific quantum resources, enabling tailored input states for high-dimensional quantum communication, quantum networking and photonic quantum computing.
• Abstract（参考訳）: 絡み合った量子状態のプログラム的な準備は、スケーラブルな量子情報処理、量子ネットワーク、フォトニック量子コンピューティングにおける中心的な要件である。 トポロジカルフォトニックプラットフォームは、対称性に保護された光学モードで情報を符号化することで、堅牢な量子状態生成への魅力的な経路を提供するが、生成された絡み合った状態は通常格子幾何学によって決定されるため、プログラム性に欠ける。 ここでは、集積フォトニック格子の非線形光ポンププロファイルを逆エンジニアリングすることで、トポロジカルな絡み合った状態のプログラム可能な準備を示す。 提案手法は, 位相特性を保ちながら, 生成した絡み合った状態の次元とモーダル構造を決定論的に制御することを可能にする。 非線形生成経路自体が調整励起によりプログラム可能となるシリコンフォトニックトポロジカル超格子を実験的に実現した。 この超格子は、共局在トポロジカルインタフェースモードのマルチバンド多様体をホストし、コヒーレントに制御された入力はこの保護された基底でポンプ重畳を合成する。 我々はこの原理を、位相的双光子固有状態に選択的に対処し、高次元ヒルベルト空間において所望の目標状態を生成するためのステアリング相関と、ターゲットシュミット次元を生成する逆振れポンプ状態とを用いて示す。 サイト分解された2光子相関測定は、名目上同一のデバイス間で再現可能であり、現実的なナノファブリケーション誘発障害に対する堅牢性を示している。 トポロジカルエンタングル状態のプログラム的な準備は、トポロジカルフォトニックモードをアプリケーション固有の量子資源として活用するための経路を確立し、高次元量子通信、量子ネットワーク、フォトニック量子コンピューティングのための調整された入力状態を可能にする。

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