通过自旋-光子相互作用确定性制备 W 态
量子物理
2021-05-24 v1
摘要
自旋系统如金刚石中的硅或氮空位中心、量子点以及耦合到光学腔的量子点分子，作为创建量子网络的关键要素而出现，因为它们不仅构成网络的节点，还辅助光子网络的创建。在此，我们研究利用自旋系统确定性制备任意尺寸的 态。我们提出了一种在三个量子比特上的高效操作，其中两个为逻辑量子比特，一个为辅助量子比特，且逻辑量子比特之间无需相互作用。所提出的操作可以从两个可分离量子比特创建 型爱因斯坦-波多尔斯基-罗森（EPR）对，并将该 EPR 对或任意尺寸的 态扩展一个，从而创建类 态。以该操作作为基本构建块，我们展示了如何由可分离量子比特创建大规模 态，或将 态的尺寸加倍。基于该操作并以金刚石中的氮空位（NV）中心作为示例性自旋系统，我们提出了一种在单个自旋量子比特辅助下制备圆偏振光子 态的装置，其中无需光子-光子相互作用。接下来，我们提出了一种在单个光子辅助下制备空间分离系统的自旋量子比特 态的装置。我们还分析了实现门时可能的缺陷对生成的 态保真度的影响。在我们的装置中，既不需要对自旋或光子量子比特态进行测量后处理，也不需要后处理。我们的装置可用当前技术实现，我们期望它们对量子科学和技术有所贡献。
引用
@article{arxiv.2105.10191,
title = {Deterministic preparation of W states via spin-photon interactions},
author = {Fatih Ozaydin and Can Yesilyurt and Sinan Bugu and Masato Koashi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.10191},
year = {2021}
}
备注
10 pages, 8 figures