基于透明胶带、枫糖浆和猫激光器的类光子量子计算机模拟器：在课堂上实现第一批量子算法
综合物理
2026-04-02 v1
摘要
本工作展示了单量子比特门的实现，其中 和 门通过使用透明胶带实现， 门则采用散光枫糖和仙人掌溶液实现。这些门构成简单光子系统的本机门集，并随后用于构建 Hadamard 门。引入两种使用卡尔泰特水晶和透明胶带组合的双量子比特门。该装置同时采用光子极化态和路径态作为量子比特，说明了如何运用易获得的材料来操控和转换量子信息。对两种不同类型的胶带进行计算，以确定其双折射率，并量化多层透明胶带引入的特定旋转。最后，提出简单的算法和练习供学生使用。这些实验装置旨在促进对量子效应的动手操作，同时降低进入量子系统的门槛，总体成本控制在单量子比特门 below 50 美元加币，全部实验 below 100 美元加币。所呈现的配置构成一种光子量子计算机的类模拟器：尽管所使用的激光束可经典方式描述，但所有理论考虑和实验程序均适用于采用单光子源和单光子探测器的量子化系统。
关键词
引用
@article{arxiv.2604.00030,
title = {Building an analog simulator of a photonic quantum computer with transparent tape, maple syrup, and cat lasers, and implementing first quantum algorithms in the classroom},
author = {Ghislain Lefebvre},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.00030},
year = {2026}
}
备注
29 pages, 43 figures