基于主动前馈的高速线性光学量子计算

作为量子计算中的信息载体，光子量子比特具有退相干可忽略不计的优势。然而，任何显著的光子-光子相互作用的缺失对实现非平凡的双量子比特门而言是有问题的。一种解决方案是通过测量引入有效非线性，从而导致概率性门操作。在单向量子计算中，随机量子测量误差可通过应用前馈技术克服，使得未来的测量基依赖于较早的测量结果。一旦簇态（单向量子计算所基于的高度纠缠多粒子态）被制备好，该技术对于实现确定性量子计算至关重要。在此我们实现了单向量子计算实验中的测量与主动前馈的级联方案。我们证明，对于完美簇态且无光子损耗的情况，我们的量子计算方案将以良好保真度运行，且我们的前馈组件对探测到的光子以极高速率和低错误运行。利用现有技术，单个计算步骤（在我们的情形中为单个前馈周期）可使用电光调制器在小于 150 ns 内操作。这对于单向量子计算机的未来发展是一个重要结果，其大规模实现将依赖于所需高度纠缠簇态的产生与探测方面的进展。