具有最小深度和组件数目的新型线性光学干涉仪设计
量子物理
2025-04-09 v1
摘要
我们将基于 Bruhat 分解的 CNOT 电路综合算法应用于具有森克-齐姆登干涉仪 (MZI) 的线性光学电路设计。该综合算法简化为以最近邻交换操作为基本门的排序网络设计。我们从文献中恢复了之前的设计，但额外获得了关于实现干涉仪上单位矩阵的编译器的一些理论属性。值得注意的是，编译器总是可以决定给定干涉仪是否可以实现某个单位矩阵，如果可以，则返回最浅的实现。我们还展示了本框架在玻色采样实验以及多个集成干涉仪耦合以设计更大规模线性光学系统中的自然扩展。在这两种情况下，设计在光学组件数量上都是最优的。最后，我们提出一种贪心设计，利用独立集成干涉仪的任意但固定耦合方式，以执行浅层玻色采样。我们讨论了为最大化传输率所需的最佳干涉仪尺寸。除了玻色采样之外，我们开发的框架允许以资源友好方式实现任何非自适应线性光学量子算法，通过提供最浅的干涉仪来实现该算法。
引用
@article{arxiv.2504.06059,
title = {New designs of linear optical interferometers with minimal depth and component count},
author = {Timothée Goubault de Brugière and Rawad Mezher and Sebastian Currie and Shane Mansfield},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.06059},
year = {2025}
}