基于常规探测器的iSWAP和受控非门的线性光学实现

大多数通用量子门的线性光学非破坏性实现都基于单光子分辨探测器。我们提出了两种实现方案，它们是非破坏性的（即仅破坏辅助态）并且适用于常规探测器（即不分辨光子数）。此外，我们分析了Wang等人[J. Opt. Soc. Am. B \textbf{27}, 27 (2010)]最近提出的一个基于两个Bell态辅助态、经典前馈和常规探测器的光学iSWAP门方案，其总成功概率为$\eta^4/32$，其中$\eta$是探测器效率。通过观察到iSWAP门可以通过额外的确定性门替换为受控非（CNOT）门，我们列出了iSWAP门的各种可能的线性光学实现：（i）假设各种辅助态（非纠缠态、双光子和多光子纠缠态）或无辅助态，（ii）有或没有经典前馈，（iii）破坏性或非破坏性方案，以及（iv）使用常规或单光子探测器。特别地，我们展示了如何以$\eta^4/8$的成功概率实现非破坏性iSWAP门，假设使用相同的辅助态、经典前馈，并且使用的常规探测器数量少于Wang等人的方案。我们讨论了使用常规探测器和纠缠辅助态（簇态、Greenberger-Horne-Zeilinger态和Bell态）的其他非破坏性通用门方案，其成功概率分别为$\eta^4/4$、$\eta^6/8$和$\eta^4/8$。在后一种方案中，我们分析了探测器缺陷（除了有限效率和无法分辨光子数之外还有暗计数）以及辅助态源的不完美如何降低量子门操作的质量。