双光子、四量子比特纠缠 $\chi$ 态的光学实现方案

展现出真正多体纠缠的四量子比特态 $\lvert\chi^{ij}\rangle$ 已被证明具有许多有趣的性质，并被建议用于量子信息处理中的新应用。在这项工作中，我们提出了一个简单的量子电路及其对应的光学实施方案，用以制备处于 $\lvert\chi^{ij}\rangle$ 态的光子对。我们的方法使用由两个连续非线性晶体中的 I 型自发参量下转换 (SPDC) 过程产生的超纠缠光子对，以及一组简单的线性光学变换。我们的光子对在其偏振和轨道角动量 (OAM) 上均是最大超纠缠的。在这些子光子之一通过我们的光学装置后，我们获得了处于超纠缠态 $\lvert\chi^{00}\rangle$ 的光子对，而 $\lvert\chi^{ij}\rangle$ 态可以通过进一步的简单变换来实现。