Teoria operativa dei circuiti fotonici: generalizzare l’ottica lineare oltre la teoria quantistica

Abstract degli autori

Usiamo l’analogia tra gli operatori di quadratura nell’ottica quantistica e le coordinate dello spazio delle fasi di un oscillatore armonico meccanico per generalizzare la teoria dell’ottica lineare oltre la teoria quantistica. A questo scopo, introduciamo un quadro per analizzare i circuiti fotonici nell’ambito delle teorie probabilistiche generalizzate basate sugli operatori di quadratura. Con questo quadro, ci chiediamo se fenomeni come l’effetto Hong-Ou-Mandel e l’interferometria di Mach-Zehnder siano specifici della teoria quantistica o si verifichino anche in una classe più ampia di teorie. Scopriamo che vale la seconda ipotesi: l’annullamento delle coincidenze fotoniche all’uscita di un divisore di fascio si verifica anche con la luce classica e con una versione modificata della luce quantizzata. Analogamente, per l’interferometria di Mach-Zehnder scopriamo che non c’è alcuna differenza qualitativa tra la teoria quantistica e queste teorie alternative. Il nostro quadro può servire da fondamento per studiare teorie generalizzate di configurazioni fotoniche complesse e computer quantistici fotonici.