量子多项式分布:多光子干涉的组合数学表述

该论文提出了一种量子化的多项分布推广模型,用于描述k端口线性光学干涉仪中m个全同光子的跃迁概率:该模型表现为两个多项式系数(分别对应输入与输出构型)乘以路由矩阵相干求和模平方,再通过多元超几何分布进行加权——整个过程无需借助希尔伯特空间形式体系即可表述和计算。当所有光子从单一端口输入时,该模型退化为经典多项分布(相干求和退化为无干涉效应的单一项);这种量子分布族并非Askey意义下的推广,而是通过振幅求取的相干性从经典统计学中分化出的平行体系。其r阶阶乘矩以平方多项式系数取代经典单一项,额外因子源于福克态强制要求振幅展开的两个副本保持指标一致;在分束器情形中,第三累积量在玻色子干涉下保持恒定,量子特性差异首次出现在表现为负超峰度的第四累积量;但对于多端口干涉仪,三体干涉会打破这种不变性,差异在第三累积量即已显现。跨模式协方差通过相干项引入散射矩阵相位,使得输出反相关性强化至超越经典值;结合单模矩中平方系数的特征,这些低阶统计量为玻色采样验证提供了无需完整矩阵积和式计算的有效见证手段。

作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-02-10 15:31

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