通过交错离散分数傅里叶变换与相位调制的通用酉光子电路

我们引入了一种复酉矩阵的新参数化方法，该方法允许对任意线性离散酉算子进行高效的光子实现。所提出的架构基于将一个 $N \times N$ 酉矩阵分解为交错的离散分数傅里叶变换与 $N$ 参数对角相位偏移。我们证明这种配置可以用 $N+1$ 个相位层表示任意酉算子。我们讨论了一种基于梯度的算法，用于寻找实现给定酉矩阵的最优相位参数。通过将相位层数量增加到超过 $N+1$ 的临界值，随着系统变得超定，优化一致地收敛得更快。我们提出了一种基于耦合波导阵列和可重构相位调制器的该架构的集成光子电路实现。所提出的架构可为开发用于光经典与量子信息处理的新型可编程光子电路家族铺平道路。