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波导光子晶格中的高阶合成维数

更新时间:2020-07-12 21:34点击:

在物理学中,描述系统演化的一种非常直观的方式是通过时空坐标函数的说明进行的。然而,通常存在着其他自由度,在这些自由度中,与各种结构相关的物理实体可以被看到进化,并且不服从于空间坐标的描述。

这正是合成维度的想法:在共存框架中,定义在特定自由度中的波函数采用另一种形式,“生活”在一个比结构(表面)几何结构所暗示的更高维度的域中。这种方法相当吸引人,因为它可以用来访问和探测三维世界以外的维度,例如5维或8维等等。

在我们最近的工作中,我们证明了当一个多端口光子晶格被N个不可分辨的光子激发时,在(抽象)光子数空间中自然会出现大量高维合成晶格。更精确地说,在由M个倏逝耦合单模波导组成的系统中,n光子态的聚焦表示产生了一个新的抽象层,在这个抽象层中,相关的态可以被可视化为一个合成原子的能级。与普通原子完全相似,这种合成原子具有其能级之间允许和不允许跃迁的特征。

这些概念具有深远的含义,因为它们打开了一条同时实现的路径,原则上,具有不同数量节点和多个维度的无限格和图。这种可能性对于实现并行量子随机漫步相当有吸引力,其中相应的步行者可以在不同的平面和非平面多维图上执行不同数量的步长,这些图依赖于每个进程中涉及的光子数量。这些量子行走可以实现,例如,通过激发一个简单的四波导系统的标准量子光源包含无限相干态叠加,例如相干态|,>。同样地,当在抽象空间中适当观察具有相同光子的双波导系统的对称激发时,会出现离散衍射和布洛赫振荡现象。