元素硅纳米光子 CNOT 门的量子遥测
量子物理
2025-08-12 v1
摘要
大规模量子计算机具有有效解决实际问题的能力,这些问题对于经典计算机而言不可逾越。构建这些量子计算机的主要挑战在于实现远程量子比特和纠缠的可扩展模块。通过将小型专用部件组装成更大架构,模块化方法可缓解复杂性和不确定性。这种分布式架构需要在远程量子比特之间进行非本地量子门操作。一种实现此类操作的 essential 方法称为量子门遥测,仅需本地操作、经典通信和共享纠缠。迄今为止,尚未实现基于光子芯片的量子门遥测。本文演示了在可扩展硅芯片平台、高保真度本地量子逻辑门、线性光学组件、后选纠缠以及光子量子比特的 coincidence 测量下,实现了对芯片上受控非( CNOT)门的量子遥测。首先,我们对遥传的芯片级 CNOT 门进行测量和表征,其平均真理表忠诚度为93.1+-0.3%。其次,对于不同输入极化态,我们获得的平均量子态忠诚度为87.0+-2.2%。第三,我们使用该非本地 CNOT 门对四个贝尔态进行远程纠缠创建,其平均量子态忠诚度为86.2+-0.8%。第四,我们对遥传的芯片级 CNOT 门进行完全表征,其量子过程忠诚度为83.1+-2.0%,平均非本地 CNOT 门忠诚度为86.5+-2.2%。我们的遥传光子芯片量子逻辑门可扩展至多个量子比特和芯片级模块,以实现容错和大规模分布式量子计算。
引用
@article{arxiv.2507.16783,
title = {Quantum teleportation of an elemental silicon nanophotonic CNOT gate},
author = {Kai-Chi Chang and Xiang Cheng and Felix Ribuot-Hirsch and Murat Can Sarihan and Yujie Chen and Jaime Gonzalo Flor Flores and Mingbin Yu and Patrick Guo-Qiang Lo and Dim-Lee Kwong and Chee Wei Wong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.16783},
year = {2025}
}
备注
20 pages, 4 figures