基于周期边界条件的晶格上可编程光子量子漫步
量子物理
2025-06-25 v1 光学
摘要
光子实现的晶格结构上的单位过程，如量子漫步，已在 various 架构中得到演示。然而，很少有平台能够在可扩展性、可重构性以及能够模拟周期边界条件（如循环或环面几何）的动态方面实现综合优势。本文采用一种最近开发的平台，实现对一维和二维晶格上任意平移不变的单位运算的实现，并演示了一种自然机制用于引入周期边界条件。该方法利用对偶晶格的直接访问，通过离散采样单位演化有效地强制实现所需的�拓扑。我们将该平台编程以实现在1维循环晶格和二维具有圆柱或环面拓扑的晶格上的量子漫步。晶格大小可以通过调整在对偶空间中的采样密度来轻松调整。通过控制对偶空间的占据情况，我们研究局部化状态和波包的动力学，观察到refocusing行为、由对偶空间离散化调制的呼吸模式，以及反映底层拓扑的波包轨迹。我们进一步演示了一种通过将2D量子漫步映射到具有高维硬币的1D漫步来实现维度约化的形式。这些结果建立了一个灵活的平台，用于实现受限Hilbert空间内的广泛光学模式转换。
引用
@article{arxiv.2506.19024,
title = {Programmable photonic quantum walks on lattices with cyclic, toroidal, and cylindrical topology},
author = {Alessio D'Errico and Nazanin Dehghan and Maria Gorizia Ammendola and Lukas Scarfe and Roohollah Ghobadi and Francesco Di Colandrea and Filippo Cardano and Ebrahim Karimi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.19024},
year = {2025}
}