Implementation of controlled SWAP gates for quantum fingerprinting and photonic quantum computation
我们提出了一个利用单光子脉冲到一个被囚禁原子的双面腔中实现量子控制SWAP门的方案。所得到的门可以用来实现量子指纹和通用的光子量子计算。该方案的性能的特点是在现实的实验噪声的要求，以及在目前的技术范围内。
2006-10-08 quant-ph
Non-deterministic Gates for Photonic Single Rail Quantum Logic
我们讨论了生产，操纵和测量量子比特编码光学真空和单光子状态的技术。我们表明，一组通用的非确定性门可以使用线性光学和光子计数。我们调查的有效性，测试门现实的检测器效率。
2002-05-09 quant-ph
Decomposition Algorithm of an Arbitrary Pauli Exponential through a Quantum Circuit
本文回顾阶梯算法并提出两种更高效的递归方法（倒阶梯算法和费米子SWAP门方法），分别减少单比特门和CNOT门数量，并讨论费米子门不可替代性。
2023-05-08 quant-ph
Implementation of the iFREDKIN gate in scalable superconducting architecture for the quantum simulation of Fermionic systems
我们提出了一个超导平面架构的量子模拟（SPARQS）旨在实现一个可扩展的量子比特布局的量子模拟器。为此，我们将iFREDKIN门描述为用于费米系统的模拟的受控纠缠器，如果它可以直接实现，则是有利的。使用最优控制，我们表明，以及如何这个门可以有效地实现在SPARQS电路，使之成为一个有前途的平台和控制方案的量子模拟。这样的量子模拟器可以用当前的量子技术来构建，以推进分子和量子材料的设计。
2017-01-26 quant-ph
Quantum phase gate for photonic qubits using only beam splitters and post-selection
我们表明，反射率的三分之一的分束器可以用来实现量子相位门操作，只要输出保存在每一侧的光子数后选择。
2001-11-19 quant-ph
Quantum operation of fermionic systems and process tomography using Majorana fermion gates
量子层析成像是表征量子操作的重要工具。在本文中，我们提出了一个量子层析成像的框架，在费米系统。与量子比特系统相比，费米子遵守超选择规则，它对费米子系统中的状态、过程和测量设置了约束。因此，我们只能部分地重建一个作用于费米子模式子集的操作，而完整的重建总是需要至少一个辅助费米子模式。我们还报道了一个基于门的Majorana费米子量子计算机的完全重建协议，包括一组实现信息完全态制备和测量的电路。
2021-02-01 quant-ph
Simulation of integrated photonic gates
量子通信、传感和成像等量子技术需要一个灵活、可扩展、在室温下工作的平台。集成光子学是一个很有前途和快速发展的平台。这就需要开发合适的工具来设计和制作任意的光子量子器件。在这里，我们提出了一种算法，从$n$模式转换$U$开始，设计一个光子器件实现$U$。利用这种方法，我们设计了集成光子器件，实现了高保真度的量子门。除了量子计算，未来的应用还包括光子子程序或嵌入式量子设备的设计。这些定制设计的光子器件将在一个步骤中实现给定的算法，并且与完全可编程的处理器相比，体积小，功能强大，速度快。
2020-06-07 quant-ph
Quantum controlled phase gate based on two nonresonant quantum dots trapped in two coupled photonic crystal cavities
提出了一种利用两个不同的量子点在两个耦合的光子晶体腔中被捕获并由经典激光场驱动实现双量子比特量子相位门的方案。在门操作期间，腔模和量子点都没有被激发，因此退相干可以被抑制。该系统可以根据量子点的状态获得相位，从而实现可控相位门。
2011-01-15 quant-ph
Second-quantized fermionic operators with polylogarithmic qubit and gate complexity
我们提出了一种方法，用于编码的第二量子化的费米子系统的量子比特时，费米子的数量是保守的，在电子结构的问题。当费米子数$F$远小于模数$M$时，这种对称性将信息理论上所需的量子比特数从$Θ(M)$减少到$O(F\log M)$。在这个极限下，我们的编码需要$O(F^2\log^4 M)$量子位，而编码的费米子创建和湮灭算子在两个量子位门中花费了$O(F^2\log^5 M)$。当纳入随机模拟方法，这允许模拟时间演化与$M$只有多对数显式依赖。这是第一个量子比特中费米子的二次量化编码，其量子比特和门的成本都是$M$中的多对数，这允许在许多模式的高精度区域中研究费米子系统。
2022-06-06 quant-ph
Fermionic quantum computation
我们定义了一个模型的量子计算与本地费米子模式（LFM）-网站可以是空的或占据的费米子。利用$m$ LFM的Foch空间与$m$量子位的Hilbert空间之间的标准对应，一个费米子门的模拟需要$O(m)$量子位门，反之亦然。我们表明，使用不同的编码，模拟成本可以减少到$O(\log m)$和一个常数，分别。有界度图上的最近邻费米子门可以以常数代价进行模拟。我们还研究了用马约拉纳费米子计算，马约拉纳费米子基本上是LFM的一半。与量子位量子码的一些联系。
2000-04-01 quant-ph
Ever more optimized simulations of fermionic systems on a quantum computer
尽管量子计算机使用了一种新的计算模型，但它将程序分解为基本的门。在这些门中，缠绕门是最昂贵的。在费米模拟的背景下，我们开发了一套编译和优化技术，大大减少了纠缠门计数。我们利用研究充分的非量子优化算法，实现高达24\%的节省超过最先进的几个小分子模拟，没有损失的准确性或隐藏的成本。我们的方法直接推广到更广泛的类的近期模拟的基态的费米子系统或实时模拟探测的费米子系统的动力学性质。
2023-03-06 quant-ph
Adiabatic two-photon quantum gate operations using a long-range photonic bus
绝热技术具有很大的潜力，以实现实用和鲁棒的光波导器件。传统上，光子元件限于依赖于与最近相邻元件的接近度的耦合方案。我们结合绝热通道与连续的远程光学总线，打破这种拓扑限制，从而勾勒出一个新的方法来光子量子门设计。我们明确显示绝热量子门，产生一个阿达玛，50：50和1/3：2/3分束器，和非确定性CNOT门的基础上平面薄，浅脊波导的设计。我们的计算是在单光子和双光子输入的条件下进行的。
2014-12-01 quant-ph
A proposal for the implementation of quantum gates with photonic-crystal coupled cavity waveguides
量子计算机需要的技术既能对相干量子现象提供足够的控制，又能将与环境的虚假相互作用降到最低。我们表明，光子局限于光子晶体，特别是高效的波导形成的线性链的缺陷掺杂原子可以产生强的非线性相互作用，允许实现单和两个量子位量子门。门开关机制的简单性、制作二维光子晶体结构的实验可行性以及这种器件与光电子学的可集成性为光学量子信息处理网络提供了新的有趣的可能性。
2007-04-12 quant-ph
Photonic Controlled-Phase Gates Through Rydberg Blockade in Optical Cavities
提出了一种利用原子系综里德伯阻塞实现高保真光子控制相位门的新方案。门操作是通过首先将光子脉冲存储在系综中，然后从腔散射第二脉冲来获得的，导致相位变化取决于第一脉冲是否包含单个光子。我们表明，里德堡封锁和光学腔的结合有效地增强了强里德堡相互作用产生的光学非线性，从而降低了对光子量子门的要求。由此产生的门可以用中等精细度的腔来实现，这允许对光子中编码的量子信息进行高效处理。作为一个特殊的例子，我们展示了如何使用门来提高基于原子系综的量子中继器的通信速率。
2015-09-15 quant-ph
Quantum Photonic Gates with Two-Dimensional Random Walkers
本文研究利用连续时间二维随机行走光子在硅介质中通过逆向设计实现高保真概率性量子门，提出C-NOT门和X门，并分析其空间关联性，推动线性光学量子计算的实用化。
2024-11-22 physics.optics quant-ph
Deterministic and cascadable conditional phase gate for photonic qubits
先前对用于光子量子比特的处理因果多模量子场设置中的交叉相位调制（XPM）的条件相位门的分析表明，大的（~πrad）非线性相移总是伴随着降低纯度的噪声[J. H. Shapiro，Phys.Rev.A73，062305（2006）; J. Gea-Banacloche，Phys.Rev.A81，043823（2010）]。使用原子V-系统模型的XPM介质，我们提出了一个条件相位门，足够小的非零相位，具有高保真度。该门是通过使用一种特殊的测量，主模投影，利用量子芝诺效应，并排除累积的结晶度退化偏离主模希尔伯特空间时，控制和目标光子照射门。
2012-02-29 quant-ph
Effects of gate errors in digital quantum simulations of fermionic systems
数字量子模拟为研究费米子系统（如分子或晶格模型）提供了令人兴奋的前景。然而，由于量子纠错仍然是目前技术无法达到的，非零错误率是不可避免的。我们研究了门误差对量子系统时间演化的影响，重点是费米哈伯德模型。具体来说，我们考虑的随机过度旋转的影响，在应用门。取决于所实现的特定算法，这样的门误差可能导致对应于无序费米子系统的时间演化，或者它们可能对应于非物理误差，例如，违反粒子数守恒定律。我们证实了我们的分析模型系统的数值模拟。此外，我们还建立了在Trotterized量子模拟中门保真度与过旋转强度之间的关系。在此基础上，我们提供的最大数量的Trotter步骤，可以执行足够的精度为一个给定的算法的估计。这反过来意味着，除了对模拟的最大时间的明显限制之外，还对可以处理的系统大小进行限制。
2018-04-18 quant-ph
Toward The Universal Quantum Cloner Limit For Designing Compact Photonic CNOT Gate
提出了一种基于量子点和通用克隆器的光子CNOT门的近确定性紧凑模型。我们的设计超过了克隆者的最佳限制5/6，我们表明，它提供了保真度约91%的弱耦合制度。
2019-06-15 physics.optics quant-ph
Hybrid quantum gate and entanglement between a "stationary" photonic qubit and a flying optical state via a giant cross Kerr nonlinear effect
基于离散变量和连续变量的混合协议的量子信息处理由于其在可扩展量子计算机和远程量子网络中的应用前景而受到广泛关注。通过在两个腔之间引入一个巨大的交叉克尔非线性效应，我们提出了一个在静止的离散光子比特和飞行的光子态之间实现高保真度的混合量子门和量子纠缠的一般方案.有趣的是，我们的协议可以用来进行一个受控的Z量子门之间的一个静态的微波光子存储在一个缓慢衰减的微波腔和一个飞行的光学光子，从而使远程超导量子线路的量子网络。
2016-10-11 quant-ph
Efficient Fusion of Photonic W-states with Nonunitary Partial-swap Gates
我们引入了一种非幺正的部分交换门，在没有辅助光子的情况下，有效地将任意小尺寸的光子W态融合到大尺寸的W态纠缠网络中。在基于线性光学元件的光学架构中设计了部分交换门。通过引入辅助自由度，该门以较小的代价提供了较高的成功概率。我们的实现可以创建一个更大的目标状态与一个简单的设置比以前的建议W-状态融合。此外，所有“垃圾”状态都是可回收的，即，在我们的方案中原则上不存在完全故障输出。
2020-11-23 quant-ph
Efficiently learning fermionic unitaries with few non-Gaussian gates
本文提出一种多项式时间算法，用于高效学习含常数个宇称保持非高斯门的费米子电路，通过近似高斯酉变换实现小误差学习，并适用于量子比特实现。
2025-04-21 quant-ph
Understanding photonic quantum-logic gates: The road to fault tolerance
容错量子计算需要尽管存在错误也能正确工作的门，并且如果每个门的错误概率低于阈值，则是可缩放的。到目前为止，还没有描述用于从门上的测量来计算该概率的方法。在这里，我们介绍了一种技术，使量化基准的量子逻辑门对任何架构的容错阈值。我们证明我们的技术实验使用光子纠缠门。实验误差和它们的量子逻辑效应之间的关系是不平凡的：揭示这种关系需要一个全面的量子逻辑门理论模型。我们展示了任何架构的第一个这样的模型，并发现多光子发射-以前被认为是次要的模式不匹配的一个小的影响-是逻辑错误的主要来源。我们表明，减少这将使光子量子计算在容错的打击距离内。
2008-08-06 quant-ph
Universal hyperparallel hybrid photonic quantum gates with dipole-induced transparency in the weak-coupling regime
研究了金刚石氮空位中心在双波导耦合光子晶体腔中的偶极诱导透明（DIT）现象，发现即使在坏腔区（Purcell区），耦合腔和非耦合腔对圆偏振光的反射率和透射率也存在明显的差异.利用该DIT，我们提出了两个通用的超并行混合光子量子逻辑门，包括一个混合超控制非门和一个混合超Toffoli门，它们分别在光子系统的偏振和空间模式自由度上工作，相当于两个相同的量子逻辑门在一个自由度上同时工作.在多自由度多比特系统的量子信息协议中，它们可以用较少的资源完成更多的量子操作，从而降低资源消耗和光子损耗。此外，在弱耦合区，它们对非对称环境噪声的鲁棒性比在一个自由度中集成两个级联的量子逻辑门更好。
2015-04-01 quant-ph
Deterministic entangling gates with nonlinear quantum photonic interferometers
针对线性光子量子计算的概率性局限，本文提出利用弱非线性干涉元件串联构造通用单、双量子比特门，理论上可实现保真度接近100%的确定性纠缠门。
2023-06-08 quant-ph
An unconventional geometric phase gate with two nonresonant quantum dots trapped in a photonic crystal cavity
提出了一种利用光子晶体腔中的两个非共振量子点通过非常规几何相位实现双量子比特控制相位门的方案。在该系统中，量子点同时与大失谐腔模和强驱动经典光场相互作用。在门操作期间，量子点不经历跃迁，而腔模式沿着相空间中的闭合路径移位。以这种方式，系统可以获得以量子点的状态为条件的几何相位。在实现单量子比特操作之后，可以构造双量子比特控制的相位门。
2011-06-23 quant-ph
Imperfect Linear Optical Photonic Gates with Number-Resolving Photodetection
我们使用Uskov等人的数值优化技术[PRA 81，012303（2010）]来研究KLM风格[Nature 409，46（2001）]两个和三个量子比特纠缠门的成功率的行为。该方法首先证明在完美的保真度，然后扩展到不完美的门。我们发现，作为完美的保真度条件放宽，最大可达到的成功率增加，在一个可预测的方式取决于系统的大小，我们比较了几个门的增长率。
2011-05-21 quant-ph
Passive, deterministic photonic CPHASE gate via two-level systems
我们证明了一组相同的两能级系统与一维波导耦合的损耗耦合能够实现对量子逻辑有用的高保真度条件相移。我们提出了两种安排的发射器（一个依赖于发射器之间的直接相互作用，和一个不），并描述了可能的物理实现和限制。
2018-07-19 quant-ph
Robust photonic quantum gates with large number of waveguide segments
本研究通过数值模拟分析多段波导几何设计对光子量子门保真度与功率损耗的影响，发现增加段数可降低误差并呈现渐近标度，在硅和铌酸锂平台上验证了其鲁棒性与效率提升。
2025-01-18 quant-ph
Proposal of a two-qubit quantum phase gate for quantum photonic integrated circuits
提出了一种基于光子脉冲从腔中的量子点反射的双量子比特量子相位门方案。根据量子点的状态，反射的光子获得有条件的相移。关键成分是通过电场对量子点能量的超快控制，这允许将激子和双激子连续调谐到与腔模式共振。门的完整动态模拟揭示了约0.9的保真度。所提出的方案使用位置编码，因此非常适合在集成光子量子处理器中实现。
2012-07-20 quant-ph
Realization of a photonic CNOT gate sufficient for quantum computation
我们报告的第一个实验演示的量子控制非门不同的光子，这是经典的前馈。在实验中，我们仅使用线性光学、纠缠辅助光子对和后选择实现了这一目标。本实验所发展的技术对于利用线性光学进行量子信息处理具有重要意义。
2004-04-20 quant-ph
Chip-to-chip quantum photonic controlled-NOT gate teleportation
本文基于硅光子集成电路实现芯片间高保真度CNOT门隐形传送，在5米和1公里光纤互连下验证了远程量子门操控，为大规模实用化量子网络奠定基础。
2024-11-23 quant-ph
Two-particle bosonic-fermionic quantum walk via 3D integrated photonics
量子漫步是物理量子系统模拟中最有前途的资源之一，也是量子计算标准电路模型的替代方案。到目前为止，实验实现仅限于单粒子量子行走，而最近已经报道了两个相同光子的量子行走。在这里，第一次，我们调查如何粒子统计，无论是玻色子或费米子，影响两粒子离散量子行走。利用双光子纠缠态和集成光子电路实现了这一实验。利用极化纠缠来模拟非相互作用玻色子和费米子的聚束-反聚束特性。在此范围内，一种新的三维几何形状的波导电路，它允许精确的偏振独立的行为，保持显着的控制相位和balNavisphere。
2012-01-24 cond-mat.stat-mech physics.optics quant-ph
Implementation of a quantum controlled-SWAP gate with photonic circuits
量子信息科学研究信息的处理和传输如何受到独特的量子力学现象的影响。双量子比特门的组合已经被用来实现量子线路，然而，可扩展性成为一个关键问题。三量子比特门的使用可以极大地简化量子线路的结构。其中，受控交换（Fredkin）门是必不可少的，因为它们可以直接应用于重要的协议，例如，纠错、指纹识别和最佳克隆。在这里，我们报告的光子量子比特的Fredkin门的实现。对于3光子Greenberger-Horne-Zeilinger态，我们在计算基础上实现了0.85的保真度和0.81的输出态保真度。估计的过程保真度为0.77，表明我们的Fredkin门可以应用于各种量子任务。
2017-04-05 quant-ph
Creation of Entanglement and Implementation of Quantum Logic Gate Operations Using a Three-Dimensional Photonic Crystal Single-Mode Cavity
在偶极近似和行波近似下，求解了具有足够高品质因子的三维光子晶体单模腔的含时耦合Jaynes-Cummings哈密顿量.然后，我们利用这些结果来展示如何创建两个原子的最大纠缠态，以及如何实现几个量子逻辑门：双轨Hadamard门，双轨NOT门和SWAP门。所有这些操作中的原子都是同步的，这在PC中的先前研究中不是这样[1，2]。我们的方法有可能扩展到N原子纠缠，通用的量子逻辑操作，和其他有用的，腔QED的量子信息处理任务的实施。
2006-03-11 quant-ph
Efficient scheme for realizing a multiplex-controlled phase gate with photonic qubits in circuit quantum electrodynamics
基于电路量子电动力学（QED）理论，提出了一种利用多个光子量子比特同时控制一个目标光子量子比特实现多路控制相位门的有效方案。为了方便起见，我们将这种多量子比特门表示为MCP门。该门是通过使用两级耦合器耦合多个腔来实现的。这里的耦合器是一个超导量子比特。该方案很简单，因为门的实现仅需要\textit{one step}操作。此外，该方案是相当通用的，因为每个光子量子比特的两个逻辑状态可以用真空状态和任意非真空状态（例如，Fock态、Fock态的叠加、猫态或相干态等）。其与真空状态正交或准正交。该方案具有一些额外的优点：因为仅使用两级耦合器，即，不利用辅助能级，避免了来自耦合器的较高能级的退相干;门操作时间不依赖于量子比特的数量;并且由于不应用测量，所以确定性地实现门。作为一个例子，我们数值分析了基于电路QED的实验可行性，实现一个三量子比特MCP门与光子量子比特每个编码通过真空状态和猫状态。该方案可以应用于由多个微波或光腔耦合到一个二能级耦合器（如自然或人工原子）组成的广泛的物理系统中，以完成相同的任务。
2022-04-08 quant-ph
Deterministic CNOT gate and entanglement swapping for photonic qubits using a quantum-dot spin in a double-sided optical microcavity
提出了一种确定性和可扩展性的方案，利用量子点（QD）自旋在双面光学微腔中构造两量子比特的受控非（CNOT）门，实现光子量子比特之间的纠缠交换.该方案是基于自旋选择性光子从腔的反射，可以实现在一个非破坏性和预示的方式。我们评估该计划的可行性，并表明该计划可以在弱耦合和强耦合制度。该方案为长距离光量子通信和分布式量子信息处理开辟了广阔的前景。
2013-09-02 quant-ph
Calculating the Green's function of two-site Fermionic Hubbard model in a photonic system
格林函数一直是研究多体系统不可或缺的工具，几十年来，多体系统仍然是现代量子物理学中最大的挑战之一。格林函数的复杂计算阻碍了多体系统的研究。有噪声的中尺度量子器件的出现和量子-经典混合算法的出现，启发了计算格林函数的新方法。本文设计了一个可编程的光子量子线路，利用光子的偏振和路径自由度构造了一个高精度的光子变分量子态，并首次报道了计算光子系统中强关联材料的原型模型--双格位费米子哈伯德模型的格林函数的实验实现。我们利用变分量子本征求解器计算了模型的基态和激发态，并计算了本征态之间的跃迁振幅。实验结果给出了格林函数的谱函数，与精确结果符合得很好。这为光子系统在量子模拟中的应用提供了进一步的可能性，也为光子系统在解决多体系统、生物科学等复杂问题中的应用提供了可能。
2021-04-26 cond-mat.str-el quant-ph
Demonstration of Controlled-Phase Gates between Two Error-Correctable Photonic Qubits
为了实现容错量子计算，需要将量子信息存储在具有纠错功能的逻辑量子比特中，通过在多个物理量子比特之间分配逻辑状态或通过在高维系统的希尔伯特空间中编码来实现。这些可纠错的逻辑量子比特之间的量子门操作对于实现任何实际的量子计算任务都是必不可少的，但还没有实验证明。在这里，我们展示了一种几何方法，实现控制相位门之间的两个逻辑量子比特编码的光子场存储在腔中。这些门是通过将辅助超导量子比特色散耦合到这些腔并驱动它根据腔的联合光子态进行循环演化来实现的，这产生了条件几何相位。我们首先实现了光子量子比特的相位门，其逻辑基态编码在两个准正交相干态中，这对基于连续变量的量子计算具有重要意义。然后，我们使用这种几何方法来实现两个二进制编码的逻辑量子比特之间的控制相位门，这具有纠错功能。
2020-03-26 quant-ph
Resonant two-qubit gates for fermionic simulations with spin qubits
本文提出用单脉冲结合基带与共振交换驱动在自旋量子比特中实现 fSim 门集，并在锗空穴自旋上实现保真度 93.8(5)% 的共振 iSWAP 门，为自旋量子处理器提供了通用高效的双量子比特门方案。
2025-07-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Passive photonic CZ gate with two-level emitters in chiral multi-mode waveguide QED
本文提出利用二能级发射体阵列与手性多模波导的耦合，在极化激元本征态间诱导非线性π相移，从而实现高保真度的确定性无源光子条件门，并指出其可在拓扑光子平台等系统中实现。
2024-07-08 quant-ph
Programmable and sequential Gaussian gates in a loop-based single-mode photonic quantum processor
用于输入、处理和输出光量子态的量子处理器是实现各种光子量子信息处理的共同核心技术。然而，一直没有光子处理器，同时是通用的，可扩展的，和可编程的。在这里，我们报告了一个原始的基于环路的单模多功能光子量子处理器，该处理器被设计为通用的，可扩展的和可编程的。我们的处理器可以执行任意多个步骤的可编程量子操作上一个给定的单模光学量子态的时域处理中的动态控制的环路为基础的光路。我们使用这个处理器来演示可编程单模高斯门和多步压缩门。此外，我们证明了该处理器可以通过注入适当的辅助态来执行通用的量子操作，并且可以直接扩展到多模处理器。这些结果表明，我们的处理器是可编程的，可扩展的，并具有潜在的通用性，导致适合于通用应用。
2021-11-14 quant-ph
Exact gate decompositions for photonic quantum computing
我们提出了一种方法，连续变量的操作分解成一个通用的门集，而不使用任何近似。我们充分刻画了一组变换承认确切的分解，并描述了系统地获得它们的过程。承认这些分解的门可以精确地合成，使用比以前的方法小几个数量级的电路。我们的方法依赖于战略上使用酉共轭和引理的贝克-坎贝尔-豪斯多夫公式，以获得新的精确分解，从以前已知的，导致精确分解的一大类门。我们证明了这些精确的门分解的广泛适用性，通过确定几个量子算法和模拟的玻色子系统，可以实现更高的精度和更短的电路深度，使用我们的技术。
2018-11-26 quant-ph
Nanocrystals in silicon photonic crystal standing-wave cavities as spin-photon phase gates for quantum information processing
利用硅高Q光子晶体纳米腔，提出并研究了半导体光子晶体中静止电子自旋量子比特与飞行光子量子比特之间的相互作用.首先，我们首次引入、推导并证明了实现自旋光子双量子比特相位门的显式条件，并提出这些相互作用可以作为量子信息处理的广义量子接口。其次，我们研究了新颖的单自旋诱导反射作为我们的耦合纳米腔系统中的固有裸模和修饰模的直接证据。这种硅系统的良好物理集成为大规模量子信息处理提供了巨大的潜力。
2007-08-13 quant-ph
On photonic controlled phase gates
受控相位门作为产生纠缠的基元，在量子计算中起着核心作用。特别是在线性光闸阵列中实现量子计算实例的想法中，仔细观察可能是有益的。在这样的架构中，所有有效的非线性都是由测量引起的：因此成功的概率是这样的量子门的关键参数。在这篇文章中，我们讨论了这个问题的控制相位门，实现了一个和两个控制量子位的任意相位。在具有真空附属物的双轨编码中的后选择门的类内，我们确定最佳成功概率。我们构建的网络，允许通过今天的实验能力的详细实施。这里采用的方法似乎特别有用的集成线性光学电路的出现，提供稳定的单片结构上的干涉仪。
2010-07-05 quant-ph
Generic Two-Qubit Photonic Gates Implemented by Number-Resolving Photodetection
我们结合数值优化技术[Uskov等人，Phys.Rev.A79，042326（2009）]，以获得通用线性光学KLM型双量子比特纠缠门的最佳实现。我们发现，虽然任何两个量子比特控制的U门，包括CNOT和CS，都可以只使用两个辅助资源来实现，成功概率S > 0.05，但一般的SU（4）操作需要三个未纠缠的辅助光子，成功概率S > 0.0063。具体来说，我们获得了接近0.0072的B门的最大成功概率。我们表明，一个通用的SU（4）门的单发实现提供了一个以上的数量级的成功概率和开销辅助资源减少两倍的数量级的增加相比，标准的三重CNOT和双B门分解。
2009-10-01 quant-ph
Supervised Learning by Chiral-Network-Based Photonic Quantum Computing
受益于发射体-光子-手征耦合实现的对单光子的良好控制，我们提出了一种新的潜在的光子-量子计算方案来执行监督学习任务。光子量子计算的门是通过适当设计的原子-光子-手征耦合来实现的。监督学习的量子算法是通过集成已实现的门来实现的，通过可调的门参数来实现。通过数值模拟回归和分类任务的性能证明了学习能力。
2022-03-31 quant-ph
Protocol for nearly deterministic parity projection on two photonic qubits
针对光子非破坏性宇称投影依赖高保真 Controlled-Z 门的实验难题，本文提出仅需稳定物质-光子 Controlled-Phase 门的双光子量子比特近确定性宇称投影协议，降低了实现要求。
2023-09-26 quant-ph
Deterministic photonic spatial-polarization hyper-controlled-not gate assisted by quantum dot inside one-side optical microcavity
量子逻辑门是量子计算的重要组成部分，迄今为止，所有关于构造量子逻辑门的工作都集中在量子系统的单自由度上。本文研究了基于两自由度量子系统实现可扩展光子量子计算的可能性，并构造了一个确定性的超受控量子系统（超CNOT）门同时在光子对的空间模式和偏振DOF上操作，通过利用单电子自旋在单量子点内的量子点中引起的巨大光学法拉第旋转，侧光学微腔作为腔量子电动力学的结果。利用这种超CNOT门和线性光学元件，可以制备和分析双光子四量子比特团簇纠缠态，为用较少的资源处理更多的信息提供了应用。我们分析了这种超CNOT门的实验可行性，并表明它可以实现与当前的技术。
2013-08-01 quant-ph
Fast Two-Qubit Gates in Semiconductor Quantum Dots using a Photonic Microcavity
量子计算的实现需要快速的单量子位和多量子位量子门操作。在光控量子点量子比特的情况下，满足量子计算中所有要求的远程两个或多个量子比特操作的理论设计还不可用。我们已经开发了一种快速，远程两量子比特门的设计，通过使用量子点腔系统的激发态的光子微腔模式介导，以满足这些需求。这种设计不需要相同的量子位，它与可用的光诱导单量子位操作兼容，并且它为可扩展的架构提供了机会。我们表明，门保真度可以超过90%的实验访问系统。
2013-01-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast collisional $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ gate for fermionic atoms in an optical superlattice
Physics Department and Solid State Institute, Technion - Israel Institute of Technology（物理系与固体研究所，以色列理工学院）
提出基于优化时间依赖晶格深度控制的光学超晶格中两费米子原子快速 $\sqrt{\mathrm{SWAP}}$ 门，通过瞬态释放原子到准谐波势阱实现受控碰撞，在约21微秒内达到99%以上保真度。
2026-06-09 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Photonic Qubit Gates via 1D Scattering from an Array of Two-Level Emitters
Institute for complex quantum systems, University of Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统研究所）
本文提出利用1D波导和二维发射体阵列实现双轨数编码光子量子位的确定性相门，并探讨双量子位操作。
2025-04-20 physics.optics quant-ph
Simple realization of a hybrid controlled-controlled-Z gate with photonic control qubits encoded via eigenstates of the photon-number parity operator
提出利用两个微波腔耦合超导四能级系统，仅需基本操作即可实现光子量子比特控制超导目标比特的高保真混合CCZ门，并可生成多种混合GHZ态。
2023-06-04 quant-ph
One-step implementation of a multi-target-qubit controlled-phase gate with photonic qubits encoded via eigenstates of the photon-number parity operator
提出以光子数奇偶算符本征态编码光子量子比特，并借助耦合超导磁通三能级量子比特的多个微波腔单步实现可混合编码的多目标受控相位门，操作时间不随目标数增加且抑制退相干。
2023-06-04 quant-ph
Fermionic quantum processing with programmable neutral atom arrays
提出基于可编程光镊阵列的费米子量子处理器，利用费米子寄存器和门实现硬件高效模拟，并通过非局域隧穿门与Rydberg介导门优化量子算法，应用于分子能量估计和格点规范理论模拟。
2023-03-13 cond-mat.quant-gas cond-mat.str-el hep-lat
