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Loop Quantum Photonic Chip for Coherent Multi-Time-Step Evolution
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AI
DOI：10.1002/lpor.202502699.png)
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摘要
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量子演化对于理解复杂量子系统至关重要。然而，当前在量子光子平台上的时间演化实现受到低光子产生效率和高的传播损耗的限制，使得光子探测困难。此外，大多数实现的单层复杂性无法支持多步量子模拟。在这项工作中，我们提出了一种循环量子光子芯片（Loop-QPC），旨在单芯片上高效模拟多时间步长的量子动力学。我们的方法采用循环回路结构来重复利用计算资源，并消除对多次量子层析成像步骤或芯片重新配置的需求。输入和输出阶段的循环或测量电路允许在演化和测量之间动态路由光子，从而实现对模拟回路的精确控制并最小化损耗。我们在低损耗氮化硅集成光子芯片上实验演示了自旋-玻色模型的动力学。Loop-QPC实现了与理论预测高度吻合的三步幺正演化。这些结果表明，Loop-QPC是一种高效且可扩展的量子模拟的有前景的方法，推动了可编程光子电路上的量子模拟发展。
Keyword:
integrated photonic circuit
quantum evolution
quantum photonic chip
quantum simulation
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