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片上高成功概率、高保真度、高纯度非线性光学双量子比特门

量子物理 2026-07-03 v1 光学
作者: Minghao Shang , Hua-Ying Liu , Ying Wei , Xiaoyi Liu , Qianhao Ning , Lijian Zhang , Shi-Ning Zhu , Zhenda Xie
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摘要

具有高成功概率、容错保真度和高纯度输出的光学双量子比特门是一个基本但尚未解决的挑战，对于迈向量子优势的大规模光学量子计算至关重要。在这里，我们提出了一种在薄膜铌酸锂平台上实现此类门的可行方案，实现了100%效率的\c{hi}(2)非线性光子-光子相互作用。通过解耦光子相互作用和量子比特翻转操作，消除了保真度上限，并基于全光谱光子相互作用模型通过光谱相位预补偿恢复了输出态纯度，从而产生了一个成功概率为84%、纯度为93%、保真度为1的CNOT门。

关键词

光学双量子比特门 CNOT门 薄膜铌酸锂 非线性光子相互作用 量子计算 成功概率 保真度 纯度

引用

@article{arxiv.2607.03313,
  title  = {High Success Probability, Fidelity, and Purity Nonlinear Optical Two-Qubit Gates on Chip},
  author = {Minghao Shang and Hua-Ying Liu and Ying Wei and Xiaoyi Liu and Qianhao Ning and Lijian Zhang and Shi-Ning Zhu and Zhenda Xie},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.03313},
  year   = {2026}
}