局部可控性:预示型量子线性光学

光子线性光学网络为量子信息处理和量子态工程提供了多功能平台。然而,仅使用无源线性光学所能生成的态集从根本上受到玻色子对称性的限制。基于辅助模式条件测量的预示技术是克服这些限制、有效扩大可达态集的常用方法。尽管预示技术被广泛使用,但特定辅助资源如何影响目标空间整体可达性这一问题往往尚不明确。本研究通过分析输出态关于底层酉电路的雅可比矩阵的秩,来研究线性光学网络中光子态的局部可控性,该矩阵提供了给定构型下可达切空间维度的定量量度。该分析从无源线性光学延伸至包含辅助资源和条件测量的预示线性光学。在此框架内,定量衡量了不同资源相对于无源线性光学如何扩大局部可达态空间,并确定了雅可比矩阵秩达到最大值所需资源,从而完全实现局部可控性。由于最大局部秩是全局可达性的必要条件,该框架为评估和比较基于测量的光子架构的可达态空间提供了系统性工具,也为高维量子态工程所需资源建立了实用准则。

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提交arXiv: 2026-06-17 18:04

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