用于高保真光子量子信息处理的电光频率分束器与三分束器

我们报道了基于电光调制和傅里叶变换脉冲整形的频率编码量子比特和量子 trit 的高保真光子量子门的实验实现。我们的频率版 Hadamard 门提供近乎单位的保真度（$0.99998\pm0.00003$），仅需单个微波驱动音调即可实现近理想性能，在整个 C 波段（1530–1570 nm）工作，并且可同时在间隔小至四个频率模式的多量子比特上运行而无可观测的保真度退化。对于量子 trit，我们实现了 Hadamard 门的 $3\times 3$ 扩展：平衡三分束器。该三分束器——首个针对频率模式演示的三分束器——达到了 $0.9989\pm0.0004$ 的保真度。这些门代表了基于频率编码的可扩展、高保真量子信息处理的重要构建模块。