基于傅里叶模式的量子光子网络中的完美状态转移

我们提出了一种由线性机制下的光波导组成的量子网络，用于量子状态转移。我们网络的环形拓扑结构引入了新的功能，使我们能够解析地确定实现完美状态转移（PST）的条件。我们利用了傅里叶模式的性质，特别是零傅里叶模式，它们为量子态的高效传播提供了一个受保护的子空间，从而在具有任意数量站点 $N = 4n$ 的网络中实现了到正对角站点的 PST。光子网络中的耦合分布调制了零能量本征模式的数量，其中均匀耦合比渐逝耦合产生更多的零能量本征模式，这证实了观察到的 PST 的加速源于本征值谱坍缩为三个不同的本征值块，包括 $N/2$ 个零傅里叶模式流形。我们使用单光子态、薛定谔猫态和双模压缩真空态，研究了离散变量和连续变量输入机制下的 PST。我们的发现适用于量子网络和光子晶格的工程，为集成量子电路中的受控路由应用铺平了道路。