利用高维编码单光子在片上生成多量子比特图态
量子物理
2026-08-04 v1
摘要
光子多量子比特纠缠是光学量子信息处理的关键，特别是通用量子计算。然而，多光子源的低发射效率使得单光子高维编码成为一种极具吸引力的替代方案。在此，我们提出了一种显式且资源高效的高维编码方法来实现目标多量子比特量子态。技术上具有挑战性的多光子量子态制备被涉及高维扩展、路由和多层量子测量的单光子操作所取代。此外，资源多光子量子态中的每个光子都可以分布式地用于编码多个量子比特，从而构建更大的纠缠态。我们使用可编程光子集成电路演示了这种方法，其中多量子比特图态——包括 Greenberger-Horne-Zeilinger 态和簇态——被生成并表征。我们还演示了使用单光子簇态的 Grover 搜索算法。我们的发现开辟了利用光子生成各种纠缠态的新途径，并推动了大规模通用光子量子信息处理的发展。
引用
@article{arxiv.2608.03012,
title = {On-chip generation of multi-qubit graph states with high-dimensional encoded single photons},
author = {Lan-Tian Feng and Bo-Hao Zhang and Di Liu and Pan Gong and Yu-Yang Ding and Guo-Ping Guo and Guang-Can Guo and Xi-Feng Ren},
journal= {arXiv preprint arXiv:2608.03012},
year = {2026}
}