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光子芯片上三光子纠缠的演示

导读 光子量子计算机是利用量子物理学并利用光粒子(即光子)作为信息处理单元的计算工具。这些计算机最终可能在速度方面超越传统的量子计算机,同...

光子量子计算机是利用量子物理学并利用光粒子(即光子)作为信息处理单元的计算工具。这些计算机最终可能在速度方面超越传统的量子计算机,同时还可以在更远的距离上传输信息。

尽管做出了承诺,光子量子计算机尚未达到预期的结果,部分原因是单个光子之间固有的微弱相互作用。在《物理评论快报》上发表的一篇论文中,中国科学技术大学的研究人员展示了一种可以促进光子系统中量子计算的大团簇态,即三光子纠缠。

该论文的合著者 Hui Wang 告诉 Phys.org:“光子量子计算因其在室温下的操作优势和最小的退相干性而前景广阔。”

“然而,固有的挑战在于单光子之间的弱相互作用,阻碍了可扩展性所必需的确定性双量子位门的实现。为了解决这个问题,过去二十年在我们的领域出现了融合和渗透的概念。 ”

过去的研究表明,聚变和渗滤可以成为在光子系统中实现量子计算的可扩展方法,而无需确定性纠缠门,例如超导量子位和捕获离子所需的纠缠门。作为研究的一部分,Wang 和他的同事采用了一种策略,该策略需要将小型资源状态(例如他们演示的 3-GHZ 状态)融合为适合实现基于测量的量子计算的大规模集群状态。

王说:“渗透定理表明,如果融合门的成功概率超过特定阈值,则可以实现成功。”

“在此框架中,初始阶段涉及生成必要的资源状态,最小的基本状态是三光子 Greenberger-Horne-Zeilinger (3-GHZ) 状态。确定性 3-GHZ 状态生成有两种主要方法:( i)利用像量子点这样的单光子发射器,虽然理论上是确定性的,但当前技术面临着效率限制;(ii)以一种预示的方式近乎确定性地生成纠缠簇,从而能够在不扰乱目标状态的情况下立即验证成功。”

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