面向混合线性光系统的高效确定性高维受控置换门
量子物理
2026-02-11 v1
摘要
线性光学元件实现量子逻辑门在量子计算中占据重要地位，因为其操作和实现相对容易。我们提出了实现受控非门 (CNOT) 和受控置换门 (Fredkin) 的高效方案，仅使用线性光学元件。我们将控制量子比特和目标量子位编码在光子偏振 (二能级) 和空间自由度 ( 能级) 中。基于混合编码，CNOT 和 Fredkin 门以确定性方式构建，无需借用任何辅助光子或测量诱导的非线性。值得注意的是，实现 CNOT 门所需的线性光学数量已降低至一个偏振分束器 (PBS)，而仅需 个 PBS 实现广义 Fredkin 门。所有方案的光学深度均降低至一个且与维度无关。此外，在现实条件下，我们三量子比特 Fredkin 门的保真度超过 99.7%，高于先前方案。
引用
@article{arxiv.2602.09393,
title = {Efficient and deterministic high-dimensional controlled-swap gates on hybrid linear optical systems with high fidelity},
author = {Gui-Long Jiang and Jun-Bin Yuan and Wen-Qiang Liu and Hai-Rui Wei},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.09393},
year = {2026}
}
备注
9 pages, 6 figures