用于逼近任意酉操作与纯态的最小光学深度多端口干涉仪

可实现任意酉操作的可重构器件对于光子量子计算、光学神经网络和玻色采样至关重要。在此，我们解决了使用多端口干涉仪以给定保真度误差逼近任意纯态制备与任意酉操作的问题。通过数值计算，我们表明任意维度 $d$ 的纯态均可通过三层 $d$ 维傅里叶变换与三层可配置相移器以 $\le 10^{-15}$ 的保真度误差制备。我们还给出了数值证据：由 $d+1$ 层 $d$ 维傅里叶变换与 $d+2$ 层可配置相移器可产生任意酉操作，其保真度误差 $\le 10^{-14}$。这些结论通过在 $d = 3$ 到 $d=10$ 范围内的数值模拟得出。鉴于近期多芯光纤集成多端口干涉仪的出现，这些结果令人关注。