通过生成函数的自动微分模拟多模高斯态的光子统计

光子学的发展需要对具有高斯态的量子光学实验进行光子数分辨模拟。我们展示了一种简单且通用的方法来模拟一般多模高斯态的光子统计。所推导的生成函数能够模拟高斯态以及多模加光子和减光子高斯态的光子数分布、累积概率、矩与阶乘矩的光子统计。数值结果通过利用软件框架 PyTorch 对这些生成函数进行自动微分获得。我们的方法特别适用于在需考虑各类不完美来源的低光子数现实场景中对量子光学实验光子统计的实用模拟。作为一个例子，我们计算了近期多体时间-bin 编码量子密钥分发装置的探测概率，并与相应的实验值进行比较。