用于通用量子逻辑门的钛扩散铌酸锂光子电路中的模和偏振量子比特
量子物理
2010-09-23 v2
摘要
铌酸锂光子电路具有允许在单个芯片上容纳光子的产生、传输和处理的优良特性。像这样将多个组件集成在单个芯片上的紧凑型光子电路，对于高效实现量子信息处理方案至关重要。我们提出了一组基本变换，用于操纵钛扩散铌酸锂光子量子电路中的模量子比特。这些变换包括模式分析器（一种将状态的偶数和奇数分量分离到两个不同空间路径的器件）、模式旋转器（在模空间中将状态旋转一个角度）以及执行相关操作的模泡利自旋算符。我们还描述了一个确定性的、双量子比特、单光子受控非门的设计，这是某些通用量子逻辑门集合中的关键元素。它被实现为一个钛扩散铌酸锂光子量子电路，其中单个光子的偏振和模数分别作为控制量子比特和目标量子比特。结果表明，受控非门电路中的色散效应可以通过增加一条额外的路径来缓解。所有这些组件的性能都通过数值模拟得到了确认。这些变换的实现依赖于单模和双模波导之间的选择性和可控功率耦合，以及铌酸锂中普克尔斯系数的偏振敏感性。
引用
@article{arxiv.1007.3256,
title = {Modal and Polarization Qubits in Ti:LiNbO$_3$ Photonic Circuits for a Universal Quantum Logic Gate},
author = {Mohammed F. Saleh and Giovanni Di Giuseppe and Bahaa E. A. Saleh and Malvin Carl Teich},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.3256},
year = {2010}
}