Experimental Controlled-NOT Logic Gate for Single Photons in the Coincidence Basis
我们报告的概率控制非门的单光子的原理证明演示。单光子控制和目标量子比特与单个辅助光子在仅使用线性光学元件构造的设备中混合。受控非门的成功操作依赖于后选择的三光子干涉效应，这需要在输出模式中检测光子。
2003-07-09 quant-ph
Realization of a deterministic quantum Toffoli gate with a single photon
量子受控逻辑门，包括受控非门和Toffoli门，在许多量子信息处理方案中起着关键作用。利用单光子的轨道角动量和偏振自由度设计并实验验证了确定性Toffoli门。另外，我们利用受控的非门产生Bell态。在我们的实验中，Toffoli门的有效转换率为$(95.1\pm3.2)\%$。此外，我们的实验设置不需要任何辅助光子和概率后选择。
2021-02-11 quant-ph
Refined quantum gates for $Λ$-type atom-photon hybrid systems
高效率的量子信息处理等价于使用最少的量子资源和最简单的操作，通过逻辑量子比特门。基于单光子与$Λ$型三能级原子-腔系统相互作用的反射几何，提出了在混合系统上实现受控非门（CNOT）、Fredkin门和Toffoli门的改进方案.我们的门的第一个控制量子比特被编码在一个飞行的光子上，其余的量子比特被编码在光腔中的原子上。此外，这些量子门还可以推广到多量子比特CNOT、Fredkin和Toffoli门的优化合成，其光学元件数为O（n），无需辅助光子或原子。此外，最简单的单量子位操作仅应用于光子，这使得这些逻辑门在实验上可以用当前技术实现。
2022-10-19 quant-ph
General U(4) gate for photon polarization and orbital angular momentum
我们研究了在光子自旋极化和光子轨道角动量两个态的希尔伯特空间中，由CNOT门和单量子比特幺正门组成的任意U（4）门的实现。我们的方案比最近提出的使用q板的方案有所改进，因为保真度仅受损耗的限制，因此原则上它可以用于实现完美的变换。
2010-12-13 quant-ph
A photon loss tolerant Zeno CSIGN gate
我们对CSIGN门的光学实现进行建模，该CSIGN门在存在光子损失的情况下利用量子芝诺效应[1，2]。这种损失严重影响了闸门的原始运行。然而，我们表明，通过使用相同的光子损失代码，已提出的线性光量子计算（LOQC），性能大大提高，这样的门可以优于LOQC等价物。该技术可以应用于其他类型的非线性，使非线性光学门的实现更有吸引力。
2006-12-20 quant-ph
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
Robust photon-mediated entangling gates between quantum dot spin qubits
单电子硅自旋量子比特的重大实验进展为实现微波光子介导的远程纠缠门提供了可能性。然而，最近提出的iSWAP门需要将量子位能量调谐到谐振，并且由于电荷噪声而具有有限的保真度。我们提出了一种新的光子介导的交叉共振门，是符合现实的实验能力，不需要谐振调谐。此外，我们提出的门序列能够抑制由于准静态噪声的交叉谐振和iSWAP门的错误。
2021-01-27 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
Single-photon logic gates using minimal resources
我们提出了一个简单的结构，用于单光子量子比特上的确定性量子线路。实现两个基本门所需的资源很少，并且可以回收用于大量量子位的计算。这种方法大大简化了Fredkin和Toffoli门等关键多比特量子门的确定性实现。
2009-09-21 quant-ph
Single-photon two-qubit SWAP gate for entanglement manipulation
不同类型的单光子量子位之间的SWAP操作对于操纵超纠缠光子用于各种应用是必不可少的。我们已经实现了一个有效的SWAP门的动量和偏振自由度的单光子。在单光子双量子比特量子逻辑电路中利用SWAP门将下转换光子之间的动量纠缠确定性地转换为偏振纠缠。由此获得的偏振纠缠违反贝尔不等式超过150个标准偏差。
2004-09-27 quant-ph
Controlled phase quantum gate on off-resonant interaction of photon with three-level atom in single-mode resonator
提出了利用单模QED腔中光子与三能级原子的非共振相互作用实现受控相位量子门的光学方案。该方案的可能的物理实现进行了讨论。
2017-12-12 quant-ph
Robust quantum gates on neutral atoms with cavity-assisted photon-scattering
我们提出了一个利用单光子催化的中性原子实现量子计算的方案。条件量子门，包括一个$N$ -原子Toffoli门和远程原子上的非局域门，通过腔辅助光子散射的方式，是强大的随机变化的原子-光子耦合率，并不需要本地化的Lamb-Dicke制度。在我们的方案中，占主导地位的噪声是自动检测每个门操作，导致信号错误，不妨碍有效的量子计算，即使错误概率接近单位。
2005-05-09 quant-ph
Photon-photon gates in Bose-Einstein condensates
最近的研究表明，光可以在玻色-爱因斯坦凝聚体中储存超过一秒钟。在这里，我们提出了一种方法来实现两个存储的光子之间的受控相位门。这两个光子都储存在凝聚体内部有效俘获势的基态。碰撞诱导的相互作用增强的捕获频率，并通过使用费什巴赫共振。可在一秒内实现$π$的受控相移。
2010-09-30 quant-ph
Circuit QED: single-step realization of a multiqubit controlled phase gate with one microwave photonic qubit simultaneously controlling $n-1$ microwave photonic qubits
提出了一种利用微波光子量子比特同时控制$n-1$目标微波光子量子比特实现多目标量子比特受控相位门的新方法。该门是用耦合到超导通量quutrit的$n$微波腔实现的。每个腔都有一个微波光子量子比特，它的两个逻辑态分别由单个腔模的真空态和单光子态表示。在门操作期间，qutrit保持在基态，因此从qutrit的退相干被极大地抑制。该方案只需要一个单步操作，因此门的实现非常简单。门操作时间与量子比特的数量无关。此外，该方案不需要施加经典脉冲或任何测量。数值模拟结果表明，利用现有的电路QED技术，可以实现一个微波光子量子比特同时控制两个目标微波光子量子比特的受控相位门的高保真实现。该方案具有很好的通用性，可以应用于多种物理系统中，如多个微波或光腔耦合到自然或人工$Λ$型三能级原子中。
2019-10-18 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
Universal multiport interferometers for post-selected multi-photon gates
本文提出利用通用多端口干涉仪、双轨路径编码、辅助路径和单光子后选择构造受控-Z与受控-受控-Z光子门，并提高其成功概率，揭示Reck和Clements方案超越玻色采样的能力。
2024-11-19 quant-ph
Single-photon interference experiment over 100 km for quantum cryptography system using a balanced gated-mode photon detector
我们使用平衡门控模式光子探测器和即插即用量子密钥分发系统演示了100 km以上的单光子干涉。0.1光子/脉冲的能见度在100 km传输后大于80%。这相当于量子密码系统的保真度超过90%，QBER小于10%，满足安全标准。
2003-06-10 quant-ph
Limitations of two-level emitters as non-linearities in two-photon controlled phase gates
我们研究了基于两能级发射极非线性的双光子控制相位门的保真度缺陷的来源。我们专注于无源系统，无需外部调制，以提高其性能。我们证明了门的保真度是有限的输入脉冲宽度的单光子和双光子散射事件的相对要求。对于单光子散射，光谱脉冲宽度必须比发射体线宽窄，而双光子散射过程要求脉冲宽度和发射体线宽相当。我们发现，这些相反的要求限制了高斯光子脉冲的双光子控制相位门的最大保真度为84%。
2017-04-04 quant-ph
An elementary optical gate for expanding entanglement web
介绍了一种扩展偏振纠缠W态的基本光门，在这种光门中，每对光子都是相同的纠缠态。该门由一对50：50的分束器和辅助光子组成，处于双光子Fock态。通过将$n$ -光子W态中的一个光子播种到该门中，我们在后选择之后获得$(n+2)$ -光子W态。该门给出了一个更好的效率和一个简单的实现比以前的建议$\rm W$状态准备。
2008-03-13 quant-ph
A photon-photon quantum gate based on a single atom in an optical resonator
自由空间中的两个光子不受干扰地相互通过。这对于信息的忠实传输是理想的，但是禁止了光子之间的相互作用，而光子之间的相互作用是光学量子信息处理中的大量应用所需要的。这里长期存在的挑战是实现确定性光子-光子门。这需要一个非常强的相互作用，以至于两个光子可以相互移动π的相位。对于偏振量子比特，这相当于一个光子的偏振到正交态的条件翻转。到目前为止，只有基于线性光学和光子探测器的概率门可以实现，因为“没有已知或可预见的材料具有足够强的光学非线性来实现这种条件相移。“[《科学》，318，1567]。与此同时，量子非线性系统发展的巨大进步为单光子实验开辟了新的可能性。平台范围从原子系综中的里德伯封锁到单原子腔量子电动力学。单光子开关和晶体管、双光子网关、非破坏性光子探测器、光子路由器和非线性移相器等应用已经得到证明，但它们都没有最终的信息载体，即光学量子比特。在这里，我们利用高精细光学谐振腔中单个原子提供的强光-物质耦合来实现通用受控相位翻转（CPF，π相移）光子-光子量子门的Duan-Kimble协议。我们实现了F=（76.2+/-3.6）%的平均门保真度，并具体证明了条件偏振翻转以及独立输入光子之间纠缠产生的能力。我们的门可以轻易地完成迄今为止存在的大部分双光子操作。它还公开了通向光子是必不可少的新的量子信息处理应用的途径。
2017-02-16 quant-ph
Deterministic two-photon C-Z gate with the two-photon quantum Rabi model
本文提出在电路QED中基于双光子量子Rabi模型变体实现可确定性双光子C-Z门，通过双光子非线性符号门和KLM方案构建，在强耦合、微扰超强耦合及大失谐三种机制下均表现出快速、高保真且抗退相干的特性。
2025-05-08 quant-ph
Error-detected three-photon hyperparallel Toffoli gate with state-selective reflection
基于偏振光子与腔-氮-空位（NV）中心系统的界面，提出了一种用于三光子系统的误差检测超平行Toffoli（hyper-Toffoli）门。该超Toffoli门可以同时对三光子系统的偏振和空间模自由度（DoF）进行双Toffoli门操作，与仅在一个DoF中的两个独立的三光子系统相比，具有低退相干、缩短操作时间和较少的量子资源需求。基于探测器的预示机制，将非理想的腔-NV-中心相互作用转化为可探测的失效而不是失真，从而实现量子超Toffoli门的近单位保真度.通过循环使用这些过程，我们的超Toffoli门协议的效率得到了进一步提高。同时，通过实验参数对门的性能进行了评估，结果表明，在现有的实验技术条件下，该方法是可行的，为量子计算提供了一个很有前途的构建模块。
2022-06-15 quant-ph
Versatile photon gateway based on controllable multiphoton blockade
光子操纵是量子通信和计算中的一项基本技术。结合拉曼电磁诱导透明技术，我们证明了在双原子腔QED系统中，利用外控制场可以主动控制光子阻塞行为.结果表明，在该系统中可以实现一个多功能的光子网关，它可以使腔场光子从经典性质转变为量子性质，允许单光子、双光子和经典场从腔中泄漏。该方案在量子信息处理方面有着广泛的应用前景，也可以在许多人工原子系统中实现。
2018-12-11 quant-ph
Controlled-phase gate for photons based on stationary light
我们提出了一种方法来诱导强有效的相互作用的光子介导的原子系综。为了实现这一点，我们使用所谓的静态光效应来增强相互作用。无论单原子与光的耦合如何，光子之间的相互作用强度都可以通过增加原子总数来增强。对于足够多的原子，这种设置可以作为光子的受控相位门。我们推导出两种模式的门操作的解析表达式：确定性和预示条件的存在下，在输出端的两个光子的quantiities。
2018-01-05 quant-ph
Temporal quantum eraser: Fusion gates with distinguishable photons
本研究针对线性光学门依赖不可区分光子的难题，提出通过时间量子擦除器保障输入光子态交换对称性的方法，实现可区分光子下融合门的理想运行，验证于两类平台，为线性光学量子信息处理提供新可能。
2024-12-16 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
A high-yield single photon source using gated spontaneous parametric down conversion
报道了利用门控参量荧光技术制作的单光子源及其光子数分布的测量结果。为了实现高的收集效率，使用了光束状双光子方法。当补偿探测装置中27.4%的有效量子效率时，在10 kHz的重复率下，在准直输出脉冲中发现单个光子的估计概率P（1）为26.5%。
2004-11-04 quant-ph
Photon-Mediated Quantum Gate between Two Trapped Neutral Atoms in an Optical Cavity
量子逻辑门是量子计算机的基本构建块。它们集成到量子网络中需要强的量子比特耦合到网络通道，这可以在腔量子电动力学中用中性原子和光子实现。在这里，我们证明了由飞行光子介导的长程相互作用在光子被反射的光学腔内的两个静止原子之间执行门。这一步在$2\,\mathrm{μs}$中执行门控。我们通过产生保真度为76（2）%的Bell态，展示了两个原子之间的纠缠操作。门也作为CNOT操作。我们证明了74.1（1.6）%的重叠观察到的和理想的门输出，由80.2（0.8）%的状态准备保真度的限制。由于原子被有效地连接到光子通道，我们的门为多量子位节点的量子网络和基于中继器的长距离量子网络中的纠缠分布铺平了道路。
2018-01-18 quant-ph
Deterministic Controlled-NOT gate for single-photon two-qubit quantum logic
我们展示了一个鲁棒的单光子双量子比特量子逻辑的确定性线性光学控制非（CNOT）门的实现。偏振Sagnac干涉仪与嵌入式45 $^{\circ}$ -定向的鸽子棱镜用于使偏振控制量子位作用于相同光子的动量（空间）目标量子位。CNOT门不需要主动稳定，因为两个空间模式共享一个公共路径，并且它用于纠缠极化和动量量子位。
2004-05-03 quant-ph
Teleportation protocols with non-Gaussian operations: conditional photon subtraction versus cubic phase gate
在我们的工作中，我们比较了三个隐形传态协议：原始协议，光子减法协议，和协议与立方相位门。我们使用压缩态和薛定谔猫态的隐形传态的例子来评估每个协议的保真度。我们表明，在同等条件下，隐形传态方案与立方相位门实现显着更高的保真度比其他协议考虑。
2022-10-10 quant-ph
Demonstration of deterministic SWAP gate between superconducting and frequency-encoded microwave-photon qubits
该研究演示了超导原子量子比特与微波光子量子比特之间的确定性SWAP门，利用单光子拉曼相互作用实现高保真度双向量子态传输，为分布式量子计算提供关键元件。
2023-02-09 quant-ph
Linear optics quantum Toffoli and Fredkin gates
我们设计了线性光学多量子位量子逻辑门。我们假设量子位以两种模式（例如空间或偏振）传统编码到单个光子的状态上。我们建议的计划，允许直接概率实现的基本Toffoli和Fredkin门，而不诉诸于一系列的单和两个量子比特门。这产生了更紧凑的方案，并潜在地减少了辅助光子的数量。拟议的设置涉及被动线性光学，辅助单光子源或最大纠缠光子对，和单光子探测器。特别是，我们提出了一种干涉实现的Toffoli门的重合的基础上，这不需要任何辅助光子，是实验上可行的与当前的技术。
2006-02-27 quant-ph
Photon counting schemes and performance of non-deterministic nonlinear gates in linear optics
线性光学中非确定性非线性门的性能依赖于所采用的光子计数方案和这种方案中探测器的效率。我们评估的非线性符号门，这是线性光学量子计算的关键组成部分，两个标准的光子计数方法：双探测器阵列和可见光光子计数器的性能。我们的分析表明，双探测器阵列是不足以提供有效的非确定性非线性变换的光子计数能力，我们确定的门保真度为两个光子计数方法作为探测器效率的函数。
2002-04-15 quant-ph
Nondestructive interaction-free atom-photon controlled-NOT gate
我们提出了一个概率（理想情况下50%）的非破坏性相互作用的原子-光子控制非门，其中非破坏性意味着所有四个传出的目标光子模式的门是可用的和前馈。单个原子由受激拉曼绝热通道跃迁控制，光子由具有两个出射端口的环形谐振腔控制。现实的估计，我们得到的离子被限制在保罗陷阱周围的谐振器安装显示，可以实现强的原子-光子耦合。它还示出了如何可以用于控制原子态的叠加的谐振腔。
2007-08-17 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
Addendum to "Single photon logic gates using minimum resources"
作者提请注意以前的工作[Qing Lin和Bing He，Phys.Rev.A80，042310（2009）]关于实现具有受控路径和合并门的多量子位逻辑门。我们补充的工作，显示如何有效地建立现实的量子线路，在这种方法，并给出了指导原则的任务。
2010-11-22 quant-ph
Heralded non-destructive quantum entangling gate with single-photon sources
量子纠缠量子门是实现大规模光量子计算的重要器件。然而，在线性光学系统中，由于参量下转换过程中的随机源和双对辐射的存在，使得在实验上实现真正的自由飞行光子纠缠门成为一个难题。在这里，通过使用基于嵌入微柱腔中的半导体量子点的按需单光子源，我们首次展示了两个单光子之间的预示受控非（CNOT）操作。为了表征CNOT门的性能，我们估计其平均量子门保真度为（$87.8\pm1.2$）%。作为一个应用程序，我们生成了保真度为（$83.4\pm2.4$）%的事件就绪Bell状态。我们的研究结果是光子-光子量子逻辑门发展的重要一步。
2021-01-16 quant-ph
Experimental demonstration of a non-destructive controlled-NOT quantum gate for two independent photon-qubits
用于两个量子比特（qubit）的通用逻辑门形成了量子信息处理的基本成分。然而，作为量子比特的最佳候选者之一的光子缺乏量子逻辑运算所需的强非线性耦合。在这里，我们将展示如何克服这一缺点，通过报告一个非破坏性的受控非（CNOT）门的原理验证实验演示两个独立的光子，仅使用线性光学元件结合单光子源和条件动力学。此外，我们还利用CNOT门在一个量子隐形传态实验中实现了对所有四种Bell态的区分。
2005-02-02 quant-ph
Error sources in heralded quantum Zeno gates
光子量子比特的量子逻辑门可以利用基于强双光子吸收的量子芝诺效应来实现。这种量子芝诺门的保真度可能会因光子损失而大大降低。预示其中两个逻辑量子比特都从芝诺门出现的那些结果可以以有限的成功率为代价增加保真度（P.M.Leung等人，A74，062325（2006））。我们通过求解耦合到三能级原子的光子系统的薛定谔方程来分析量子芝诺门的性能。这种方法确定了几个潜在的误差源，没有描述的早期模型，假设一个固定的单光子损失率和双光子吸收。
2021-05-28 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
Implementations of quantum and classical gates with linear optical devices and photon number quantum non-demolition measurement for polarization encoded qubits
针对基于光学器件的量子计算机和量子通信系统的构建，本文提出了利用线性光学器件和光子数量子非破坏测量技术实现量子和经典hocTs门的可能方案，以及一种用于产生和分布二体纠缠态的光学装置。
2006-07-26 quant-ph
Linear optical universal quantum gates with higher success probabilities
通用量子门是量子计算机设计的核心。利用线性光学分别在单光子和双光子辅助下构造了两个紧凑的量子线路来实现后选择控制相位翻转（CPF）门和Toffoli门。现有的线性光学CPF门的最大成功概率为1/4，是通过求助于辅助单光子而不是纠缠光子对或两个单光子来实现的。值得注意的是，我们的Toffoli门是在不使用额外的纠缠光子对和基于标准分解的方法的情况下以1/30的当前最大成功概率完成的。在现有技术条件下，线性光学实现这两个通用门是可行的，并在大规模光学量子计算中提供了潜在的应用。
2022-11-17 quant-ph
Efficient ion-photon qubit SWAP gate in realistic ion cavity-QED systems without strong coupling
本文提出了一种基于171 Yb+、40 Ca+和138 Ba+离子的腔QED系统的确定性离子-光子量子比特交换方案，即SWAP门。门也可以作为一个单光子量子存储器，其中一个传出的光子预示着传入的光子量子比特的成功到达。虽然强耦合，即单光子拉比频率是系统中最快的速率，通常被认为是必不可少的，这种门（类似于Duan-Kimble C相位门）只需要Purcell增强，即高单原子协同性。因此，它不需要小的模体积腔，由于难以将离子捕获在电介质表面附近，所以小的模体积腔难以与离子结合。相反，更大的腔，潜在地与阱装置更兼容，是足够的，只要它们的数值孔径足够高以在离子的位置处维持小的模式面积。我们定义了门操作的最佳参数，并模拟了预期的性能和效率，证明了有效的光子-离子量子比特交换，可扩展量子计算的一个有价值的构建块，实际上是可以实现的与当前的实验能力。
2020-04-09 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
An entangling quantum-logic gate operated with an ultrabright single photon-source
我们展示了由超亮固态单光子源驱动的光子量子逻辑门的明确纠缠操作。由微柱光学腔中的单个半导体量子点发射的不可区分的单光子被用作目标和控制量子比特。对于0.56个收集光子/脉冲的源亮度，测量的真值表与68.4%的理想情况重叠，对于0.17个光子/脉冲的源亮度增加到73.0%。大门被缠住了：在光源亮度为0.48时，贝尔态保真度高于纠缠阈值50%，在光源亮度为0.15时达到71.0%。
2013-03-04 quant-ph
Controlled-NOT gate operating with single photons
可扩展光学量子计算的最初提议需要单光子源、线性光学元件（如分束器和移相器）以及光子检测。在这里，我们展示了一个两量子比特门使用不可分辨的光子从一个量子点在一个柱微腔。由于发射器、光学电路和检测器都是半导体，这是一种很有前途的方法，可以为可扩展的量子计算创建完全集成的设备。
2012-05-22 quant-ph
Passive quantum phase gate for photons based on three level emitters
我们提出了一个完全被动的方法来实现量子相位门之间的两个光子在一维波导。该门是基于手征耦合发射器在一个三电平$V$配置，只通过光子场相互作用，没有任何外部控制领域。我们描述了新兴的极化激元状态的（非）线性散射，并表明，近共振光子的散射动力学直接实现了一个完美的控制相位门之间的限制，许多发射器的入射光子。对于有限数量的发射器，我们表明，占主导地位的错误机制，可以抑制由一个简单的频率滤波器的成功概率略有减少的成本。我们通过与精确散射矩阵理论的比较验证了结果，并表明保真度可以达到值$\mathcal{F}\sim99\%$与门成功概率$>99\%$为少至8个发射器。
2022-09-26 quant-ph
A controlled-NOT gate for frequency-bin qubits
强光子-光子相互作用的实现对光子学提出了持久的挑战，特别是在量子计算中，其中双光子门形成了可扩展的量子信息处理（QIP）的重要组件。虽然线性光学方案已经在空间偏振编码中启用了概率纠缠门，但许多其他有用的自由度的解决方案仍然缺失。特别是，没有用于频率编码的重要平台的双光子门已经被实验证明，这在很大程度上是由于相互作用光子的失配波长所带来的额外挑战。在这篇文章中，我们设计并实现了第一个纠缠门的频率仓量子比特，一个符合基受控非（CNOT），使用逐行脉冲整形和电光调制。我们通过一种基于贝叶斯机器学习的新参数推断方法提取了$0.91 \pm 0.01$的量子门保真度，该方法仅在双光子计算基础上从测量中实现精确的门重建。我们的CNOT赋予了由另一个光子的频率控制的单光子频移-这本身就是一种重要的能力-并且应该使光纤兼容QIP的新方向成为可能。
2018-09-13 quant-ph
Photonic CZ gates based on few-photon scattering from emitter-cavity systems
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文分析基于发射器-腔系统的光子CZ门性能，发现单双光子波包形状优化存在权衡，导致平均保真度限制在约60%。
2026-09-23 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
Virtual-photon-induced quantum phase gates for two distant atoms trapped in separate cavities
我们提出了一个方案，实现量子门的两个原子被困在遥远的腔连接的光纤。两个分布式量子比特之间的有效长距离耦合是在没有通过光纤的光子的激发和传输的情况下实现的。由于腔模和光纤模从不填充，原子也不经历跃迁，因此当环境中的热光子可以忽略不计时，门操作对退相干效应不敏感。该方案为量子信息处理器的网络化和实现分布式、可扩展的量子计算开辟了广阔的前景。
2012-03-02 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
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
