非ユニタリーメタ表面によって可能になるボソン的からフェルミオン的への光子-光子量子相互作用の連続的制御

フォトニック量子情報処理は、量子技術の主要なプラットフォームの1つで、欠くことのできない光子と光子の有効相互作用を生じさせるために、光量子干渉に決定的に依存している。しかし、そうした有効相互作用は、光子の性質がボソン的で、従来のユニタリー光学素子の位相応答が制限されているため、基本的にバンチングに限定される。今回我々は、非ユニタリーメタ表面によって可能になる、光量子干渉における新たな自由度を提案し、実験的に実証している。我々は、2つの端の固有演算を生み出す特異な異方的位相応答による、2光子有効相互作用の動的で連続的な制御を示す。この制御によって、光子が、本来のボソン的性質を超えて、ボソン的なバンチング、フェルミオン的なアンチバンチング、それらの任意の中間の振る舞いを示す。この量子演算は、基本的な光と物質の量子相互作用と、量子通信、量子シミュレーション、量子計算のための革新的なフォトニック量子素子への扉を開く。