使用连贯光子转换的高效量子计算

科学领域:

• 量子信息科学 量子信息科学
• 量子光学是一种量子光学.
• 非线性光学是非线性光学.

背景情况:

• 单个光子是关键的量子信息载体,使纠演示成为可能.
• 目前准备,处理和测量单个光子的方法是低效和概率的.
• 现有的技术,如下转换产生随机定时的光子,和线性光学门本质上是概率的.

研究的目的:

• 介绍一种确定性过程,用于生成和处理复杂的,多量子状态的光子量子信息.
• 呈现连贯光子转换 (CPC) 作为一种多功能解决方案,以克服目前的局限性.
• 提供一套完整的光子量子处理工具,满足可扩展量子计算的DiVincenzo标准.

主要方法:

• 利用经典的抽出非线性来诱导多个量子激发的直角状态之间的连贯振荡.
• 作为CPC的具体例子,使用一个四波混合相互作用.
• 使用光子晶体纤维从四色非线性过程中实验证明量子相关性.

主要成果:

• CPC为一套完整的光子量子处理工具提供了一个单一的,多功能过程.
• 实现了决定性的多量子位纠门和高质量的预告单光子和多光子状态.
• 证明了强大,高效的检测和潜在的下转换改进,降低了高阶效应.

结论:

• 连贯光子转换 (CPC) 为推进光子量子信息应用提供了一个决定性的途径.
• 开发的工具满足了DiVincenzo标准,为可扩展的量子计算架构铺平了道路.
• 该方案可适应其他物理系统,并且可以使用更高阶非线性扩展为多方调解.