基于epsilon近零等离激元波导的多量子比特纠缠与量子相位门
量子物理
2021-11-24 v1 光学
摘要
多量子比特纠缠对于实现真正安全的量子光通信与计算操作极为重要。然而，在光子系统中随机分布的多个量子比特之间，在长时间内高效产生长程纠缠仍是一项突出挑战。此限制主要源于退相干与去相位的有害效应。为缓解该问题，我们提出了可最大化室温下光-物质相互作用相干性的工程化 epsilon-near-zero (ENZ) 纳米结构。我们研究了一种实用的 ENZ 等离激元波导系统，其同时在长距离、长时间内实现多量子比特纠缠，且更重要的是与发射体位置无关。更具体地，我们给出了通过 ENZ 介导的三个和四个光学量子比特间的高效瞬态纠缠，结果可轻易推广至任意数量的发射体。通过计算负性 (negativity) 度量（首次应用于所提出的纳米光子 ENZ 构型）来表征多量子比特间的纠缠。发现与替代等离激元波导方案相比，ENZ 响应在增强多发射体间相干性方面具有显著优势。最后，利用 ENZ 共振处的超辐射集体发射响应，设计了一种可用于各种新兴量子计算应用的高保真双量子比特量子相位门。
引用
@article{arxiv.2111.05245,
title = {Multiqubit entanglement and quantum phase gates with epsilon-near-zero plasmonic waveguides},
author = {Ying Li and Christos Argyropoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.05245},
year = {2021}
}