通过散射实现高保真光子-光子门：基于两能级量子发射器

我们提出了一种实现作用于光子态上高保真非线性相位移的方案。该方案基于散射两个能级量子发射器，后者嵌入单向或槽形波导中。波导配备可引起二阶色散和时间相位移的元素，从而有效形成谐振阱并将光子脉冲限制在高斯形状。该方案可重复使用相同的量子发射器，因此仅需一个量子发射器。为了说明该方案在光子量子计算和量子通信中的应用，我们分析了实现控制-Z 门和针对光子量子比特的确定性 Bell 态分析器。通过数值优化，我们显示可实现控制-Z 门保真度为 $\mathcal{F} \sim 99.2\%$ ($\mathcal{F} \sim 96\%$)，且成功概率为 $P_s \sim 99.6\%$ ($P_s\sim 98\%$)，当进行 $N=17$ ($N=5$) 次散射时。