绝缘体上铌酸锂光子量子行走中的量子逻辑受控非门
量子物理
2024-01-04 v1 光学
摘要
量子计算机由初始化、控制和测量脆弱量子态的基本逻辑门组成。其中最重要的门之一是受控非门,广泛用于制备两量子比特纠缠态。单光子量子比特的受控非门通常实现为单个分束器构成的六模网络。然而,该架构仅将电路的一小部分用于量子操作,大部分面积用于路由波导。量子行走是一种替代的光子学平台,使用具有连续相互作用区的耦合波导阵列而非离散门。尽管量子行走已成功用于研究凝聚态物理,但将多模干涉应用于逻辑量子操作尚待展示。本文中,我们在绝缘体上铌酸锂波导阵列中实验演示了两量子比特受控非门。我们设计六个倏逝耦合单模波导的紧束缚哈密顿量,使多模干涉对应于线性光学受控非酉矩阵。我们测得两量子比特转移矩阵保真度为0.938±0.003,并通过将控制光子制备于叠加态,利用该门以0.945±0.002的保真度生成纠缠量子比特。我们的结果凸显了量子行走的新应用:利用紧凑多模相互作用区实现大型多组分量子电路。
引用
@article{arxiv.2305.16674,
title = {Quantum logical controlled-NOT gate in a lithium niobate-on-insulator photonic quantum walk},
author = {Robert J. Chapman and Samuel Häusler and Giovanni Finco and Fabian Kaufmann and Rachel Grange},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.16674},
year = {2024}
}