Complexity and Control in Quantum Photonics

این کار دامنه و انعطاف‌پذیری ارائه شده توسط فوتونیک کوانتومی یکپارچه را، هم از نظر حل مسئله عملی و هم برای پیگیری علوم بنیادی، بررسی می‌کند. نویسنده یک تراشه فوتونیک کوانتومی دو کیوبیتی را نشان داده و به طور کامل مشخص می‌کند که قادر به آماده‌سازی حالت دو کیوبیتی دلخواه است. با استفاده از درجه بی سابقه ای از پیکربندی مجدد ارائه شده توسط این دستگاه، یک تغییر جدید در آزمایش انتخاب تاخیری ویلر اجرا می شود و یک تکنیک جدید برای به دست آوردن آمار غیر محلی بدون یک چارچوب مرجع مشترک آزمایش می شود. همچنین یک الگوریتم جدید برای شیمی کوانتومی ارائه شده است که یون هلیم هیدرید را شبیه سازی می کند. در نهایت، تداخل کوانتومی چند فوتونی در فضای هیلبرت بزرگ نشان داده شده است و پیامدهای آن برای پیچیدگی محاسباتی بررسی می‌شود.

This work explores the scope and flexibility afforded by integrated quantum photonics, both in terms of practical problem-solving, and for the pursuit of fundamental science. The author demonstrates and fully characterizes a two-qubit quantum photonic chip, capable of arbitrary two-qubit state preparation. Making use of the unprecedented degree of reconfigurability afforded by this device, a novel variation on Wheeler’s delayed choice experiment is implemented, and a new technique to obtain nonlocal statistics without a shared reference frame is tested. Also presented is a new algorithm for quantum chemistry, simulating the helium hydride ion. Finally, multiphoton quantum interference in a large Hilbert space is demonstrated, and its implications for computational complexity are examined.