弱耦合区偶极诱导透明实现通用超并行混合光子量子门

我们展示了嵌入光子晶体腔并耦合到两个波导的金刚石氮-空位中心的偶极诱导透明（DIT），即使在坏腔区（Purcell 区），未耦合腔与耦合腔之间圆偏振光的反射率和透射率差异也明显表现出鲁棒性和灵活性。利用这种 DIT，我们在光子系统上提出了两种通用的超并行混合光子量子逻辑门，包括一个混合超受控非门和一个混合超 Toffoli 门，它们同时作用于偏振和空间模式两个自由度（DOFs），等效于两个相同的量子逻辑门同时在一个自由度上对系统进行操作。它们可用于在具有多个自由度的多量子比特系统的量子信息协议中，以更少的资源执行更多的量子操作，从而可能降低资源消耗和光子耗散。此外，与在一个自由度上级联两个量子逻辑门的集成方案相比，它们在弱耦合区对非对称环境噪声具有更强的鲁棒性。