Large-Scale Tree-Type Photonic Cluster State Generation with Recurrent Quantum Photonic Neural Networks
本文提出基于循环量子光子神经网络的树型簇态生成新协议，突破相干性与概率操作限制，实现近完美保真度，当前技术可生成60光子簇态，并分析其在全球量子网络中的应用潜力。
2025-10-24 quant-ph
Optimal verification of entanglement in a photonic cluster state experiment
我们报告了通过使用偏振和线性动量纠缠的光子实现的四量子位和六量子位团簇态的纠缠测量来量化纠缠。本文还讨论了在实际实验条件下，利用密度矩阵上的不完全层析信息对纠缠束缚进行标度的问题。
2010-12-21 quant-ph
Fusing Imperfect Photonic Cluster States
构建能够支持通用量子计算的大光子团簇态的能力依赖于将团簇基元融合在一起。这些融合操作是概率性的，并且构建过程的效率依赖于回收已经经历了失败的融合尝试的集群原语的剩余部分。在这里，我考虑的影响，不可避免的退相干，必须出现在存储集群原语。首先，我探讨的情况下，去相位的两个量子比特的集群状态是所有更大的集群状态的建设的基本资源，所有的融合操作是成功的，在建设过程中没有进一步的去相位发生。这使我们能够探索如何退相干的最基本的，原始的集群转化为不完善的更大的集群状态构建从他们。然后，我假设退相干发生在每次尝试融合操作之前，并确定构建五量子比特集群的最佳方法。这需要包括聚变操作失败的影响。保真度被用来作为衡量的准确性所构建的集群状态。最后，我包括一个简短的讨论光子损失，以及它如何影响简单的光子团簇的建设。
2012-11-30 quant-ph
Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States with a Single Quantum Emitter
多维光子图态，如团簇态，在量子精密测量、保密量子通信和基于测量的量子计算等方面有着广阔的应用前景。然而，迄今为止，光子量子比特的多维簇态的生成依赖于概率方法，这限制了光学系统中典型生成方案的可扩展性。在这里，我们提出了一个实验性的实现在微波域的一个资源有效的计划，确定性产生的二维光子团簇状态。通过利用耦合谐振器阵列作为慢光波导，单个通量可调的transmon量子比特作为量子发射器，以及第二辅助transmon作为可切换的反射镜，我们实现了纠缠光子波包的快速，成形发射，以及光子波包到发射器量子比特的选择性延时反馈。我们利用这些能力，以产生一个2D集群状态的四个光子与70\%的保真度，验证了断层重建的量子态。我们讨论了我们的方案如何可以直接扩展到生成更大的集群状态，甚至更高的维度，从而扩大了范围和实际效用的量子信息处理任务的状态。
2022-06-21 quant-ph
A Photonic Implementation for the Topological Cluster State Quantum Computer
本文提出了一种新的拓扑团簇态量子计算机的实现方案，其基本元件是线性光学、测量和二维量子点阵列。这就克服了非线性装置产生纠缠光子晶格的需要。我们估计所需的探测器，融合门和量子点的最低效率，从数值模拟。
2010-05-17 quant-ph
Experimental preparation of eight-partite linear and two-diamond shape cluster states for photonic qumodes
多体纠缠态的制备是探索量子信息网络和量子计算的前提。在这封信中，我们提出了第一个实验演示的八粒子空间分离的CV纠缠态。以光的八个压缩态为初始源量子态，通过线性光学变换，分别制备了两种八体团簇纠缠态。产生的八个纠缠光子量子模在空间上是分离的，这为实现更复杂的量子信息任务提供了宝贵的量子资源。
2012-05-10 quant-ph
Deterministic generation of multidimensional photonic cluster states using time-delay feedback
团簇态在许多量子信息处理应用中是有用的。特别地，基于测量的通用量子计算（MBQC）利用2D簇状态，并且拓扑容错的MBQC需要具有三个或更高维度的簇状态。提出了一种利用单原子-腔系统和时延反馈确定性地产生多维光子团簇态的方案。团簇状态的维数随时滞反馈次数的增加而线性增加。我们首先给出了张量网络态的一个图解推导，这对于模拟由序列光子产生的矩阵乘积态和投影纠缠对态是很有价值的。我们的方法也提供了一个简单的方法来桥接和分析的实验缺陷和逻辑错误的生成状态。在这种方法中，我们在现实的实验条件下分析生成的簇状态，并解决单量子比特和双量子比特错误。通过数值模拟，我们观察到一个最佳的原子-腔的协同性所产生的状态的保真度，这是令人惊讶的普遍假设，较高的协同性系统固有的光子应用更好。
2021-07-06 quant-ph
Continuous and deterministic all-photonic cluster state of indistinguishable photons
本研究基于半导体量子点器件，利用束缚空穴自旋连续确定性产生不可区分纠缠光子，首次制备全光子簇态，并通过偏振层析验证了簇纠缠鲁棒性与光子产生确定性。
2024-03-06 quant-ph
Photonic Cluster State Generation from a Quantum Dot Emitting in the Telecom C-band
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；Karlsruhe Institute of Technology（卡尔斯鲁厄理工学院）
研究在电信C波段直接确定性生成光子簇态，通过重复激发砷化铟量子点中空穴自旋实现，测量过程图表征量子过程，获保真度0.71±0.01，观察到纠缠等，证明光子簇态生成潜力。
2026-07-07 quant-ph
Experimental signature of Quantum Darwinism in photonic cluster states
我们报告的量子达尔文主义（QD）的出现从工程开放系统动力学的实验评估。我们使用一个光子hyperentangled源的图形状态，以解决的影响，在建立客观现实，随后的量子到经典的过渡的多方环境中的元素之间的相关性。除了体现对量子点的表征的第一个实验努力之一，我们的工作说明了非平凡的后果，多体纠缠，反过来，有环境对系统的反作用的可能性对量子点框架的功能。
2018-03-05 quant-ph
Deterministic generation of a 20-qubit two-dimensional photonic cluster state
本文利用一对耦合超导transmon量子比特与公共波导，通过双量子比特门和受控光子发射交替，确定性产生二维微波光子簇态，并在多达20个光子量子比特上观测到可定位纠缠。
2024-09-10 quant-ph
Efficient tomography of microwave photonic cluster states
Stanford University（斯坦福大学）；Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学研究科应用物理系）；RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Research Center for Advanced Science and Technology (RCAST), The University of Tokyo（东京大学先端科学研究中心）；NTT Computer and Data Science Laboratories（NTT计算机与数据科学实验室）；PRESTO, Japan Science and Technology Agency（日本科学技术振兴机构 PRESTO 项目）；Institute for Physics of Intelligence, The University of Tokyo（东京大学智能物理学研究所）
本文提出了一种基于矩阵积算符形式的高效成像方法，用于重构最多35个微波光子量子比特的簇态密度矩阵，以检测光子源性能退化并指导高保真度纠缠光子源的发展。
2026-02-24 quant-ph
High-fidelity multi-photon-entangled cluster state with solid-state quantum emitters in photonic nanostructures
本文提出利用量子点发射器周期性驱动与光子晶体波导接口，在固态纳米结构中确定性生成高保真多光子 GHZ 态和一维簇态，其保真度与生成速率超越现有融合方法，为基于测量的量子通信与计算提供可扩展方案。
2021-03-02 quant-ph
A simple scheme for expanding photonic cluster states for quantum information
我们展示了如何编码在单个光子的偏振纠缠集群状态可以直接扩展确定性纠缠额外的量子比特编码的路径自由度的组成光子。这可以使用偏振路径控制相位门来实现。我们用Sagnac干涉仪将路径量子比特和偏振量子比特纠缠在一个光子上，实验证明了这种方法的实用和稳定的实现。我们展示了对路径量子位的相位的精确控制以改变测量基础，并实验展示了使用2光子，3量子位簇状态的基于测量的量子计算的特性。
2010-03-22 quant-ph
Structure of multipartite entanglement in random cluster-like photonic systems
量子网络是分布式各方之间信息通信的自然场景，也是分布式量子计算的有前途方案的舞台。基于测量的量子计算是一个突出的例子，说明了量子网络如何被用来实现一个强大的量子信息处理范例，量子网络体现为一类特殊的多体态，称为簇态。在这里，我们分析随机生成的集群状态，以解决出现的多部相关性作为一个函数的边缘密度在一个给定的底层图形。我们发现，最广泛的多体纠缠并不对应于集群中的最高数量的边缘。我们将分析扩展到更高的维度，发现类似的结果，这表明在随机簇态的纠缠共享中建立小世界结构，这可以用于工程更有效的量子信息载体。
2017-07-21 quant-ph
Physical-depth architectural requirements for generating universal photonic cluster states
线性光学量子计算（LOQC）的大多数主要方案都使用团簇态，团簇态作为基于测量（单向）量子计算（MBQC）的通用资源。在LOQC的弹道方法中，使用所谓的融合操作从小的纠缠资源状态被动地生成簇状态。渗透理论的结果以前被用来争论，通用的集群状态可以产生的弹道方法使用计划，超过临界阈值的渗透，但这些结果认为集群状态与无界的大小。在这里，我们考虑如何使用具有固定物理深度的物理架构来保持成功的渗透，假设簇状态是连续生成和测量的，因此在任何一个时间点上只有有限的一部分可见。我们表明，通用LOQC可以实现使用一个恒定大小的设备与适度的物理深度，并可以利用简单的寻路策略，而不需要高复杂度的算法，渗透。
2017-11-16 quant-ph
Optically generated 2-dimensional photonic cluster state from coupled quantum dots
提出了一种利用两个耦合的量子点发光体产生二维偏振编码光子量子比特团簇态的方法。我们结合最近的建议[N]。H. Lindner和T. Rudolph，Phys. Rev. Lett. 103，113602（2009）]，从一个单一的点产生1维集群状态串，与一个新的建议，光学诱导条件相位（CZ）门之间的两个量子点。两个量子点之间的纠缠转化为两个光子团簇态串之间的纠缠。使用腔和波导的量子点的进一步对间耦合可以导致2维簇片。详细的误差分析表明，我们的建议是可行的，以目前的技术。最重要的是，发射的光子不需要具有相同的频率，因此对量子点的共振能量没有限制，这是此类光源的标准问题。
2010-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Monitoring the generation of photonic linear cluster states with partial measurements
本研究提出了一种基于部分测量的实时控制方法，实现了高效率的多光子纠缠生成，为光子测量基量子计算提供了关键技术支持。
2025-05-03 quant-ph
Analytical Fidelity Calculations for Photonic Linear Cluster State Generation
本研究提出解析追踪线性光子簇态生成过程中全局密度矩阵的算法，推导含多误差源的保真度计算模型，发现自旋相干部分重初始化效应，为器件设计提供权衡参考，且验证先进量子点可实现近完美的簇态保真度。
2025-05-16 quant-ph
Percolation thresholds for photonic quantum computing
任何量子算法都可以通过在正方形晶格拓扑结构中的纠缠量子比特簇上的单节点测量的自适应序列来实现。光子是一种很有前途的量子比特编码候选者，但组装光子纠缠簇与线性光学元件依赖于概率操作。给定$n$ -光子纠缠微团簇的供应，使用线性光学电路和光子探测器，可以组装光子的随机纠缠态，随后可以将其“重整化”为用于通用量子计算的逻辑团簇。在本文中，我们证明了在$n$和每个双光子线性光学融合操作必须具有的最小成功概率$λ_c^{(n)}$之间存在一个基本的折衷，以保证所得到的状态可以重整化：$λ_c^{(n)} \ge 1/(n-1)$。我们提出了一种新的方式来制定这个问题，其中$λ_c^{(n)}$是一个逻辑图的键渗透阈值，并提供明确的结构，以产生一个使用$n=3$光子微团簇（GHZ状态）作为初始资源的一个简化的集群。我们解决了一个迄今为止悬而未决的问题，表明可以创建一个可重正化的集群与$3$ -光子微团簇在一个二维图没有前馈，这使得该计划非常有吸引力的集成光子实现。我们还提供了晶格结构，这表明$0.5 \le λ_c^{(3)} \le 0.5898$，改进了最近的结果$λ_c^{(3)} \le 0.625$。最后，我们讨论了损耗如何影响阈值的界限，使用最近提出的方法产生光子微团簇使用量子点发射器的启发损耗模型。
2017-01-13 quant-ph
Clifford Manipulations of Stabilizer States: A graphical rule book for Clifford unitaries and measurements on cluster states, and application to photonic quantum computing
NSF-ERC Center for Quantum Networks, Wyant College of Optical Sciences, The University of Arizona（亚利桑那大学怀特光学科学学院量子网络 NSF-ERC 中心）
本文提出了一种基于克莱因群框架的图示规则手册，用于高效操作集群态，并展示了其在光子量子计算中的应用。
2023-12-04 quant-ph
Success rates for linear optical generation of cluster states in coincidence basis
我们报告在光子团簇态计算的理论研究。寻找产生非经典光子态的最佳方案对于该领域至关重要，因为物理上可实现的光子-光子纠缠操作目前仅限于测量辅助的随机变换。用于评估这种转换的效率的关键参数是期望的测量结果的成功概率。目前有几个实验组能够产生携带八个以上量子比特的多光子团簇态。分离的光子量子比特或小的团簇可以通过概率光学CZ门融合成单个团簇状态，条件是每个门以1/9的成功概率同时检测所有光子。这种设计机械地遵循了Raussendorf，Browne和Briegel十多年前提出的簇态产生的原始理论方案。破坏性CZ门应用于线性光学团簇态产生的最优性以前没有分析过。我们的结果表明，这种方法是远离最优的。利用数值优化方法，我们确定了n个非纠缠双轨光量子比特融合成线性团簇态的最大成功概率为1/2^（n-1）; m个光子Bell对态（通常通过自发参量下转换产生）可以融合成单个团簇，其最大成功概率为1/4^（m-1）。
2013-07-03 quant-ph
Generation of frequency-bin-encoded dual-rail cluster states via time-frequency multiplexing of microwave photonic qubits
RIKEN Center for Quantum Computing (RQC)（理化学研究所量子计算中心）；Department of Applied Physics, Graduate School of Engineering, The University of Tokyo（东京大学大学院工学系研究科应用物理系）；Department of Applied Physics, Stanford University（斯坦福大学应用物理系）
本文提出通过微波光子量子比特的时间-频率复用生成频率桶编码的双轨簇状态，实现了高保真度的多量子比特纠缠态生成。
2026-03-02 quant-ph
Simple source for large linear cluster photonic states
多体纠缠态是量子计算和量子传感的重要资源，实验实现多体纠缠态是量子技术的主要目标之一。然而，增加纠缠态中的光子数量已被证明是一项艰苦的艰巨任务。这是当前光子源的非确定性发射和来自不同源的光子之间的可互换性的结果。此外，生成速率和光学设置的复杂性阻碍了可扩展性。在这里，我们提出了一个新的方案，是紧凑的，需要非常温和的组件数量，并避免了可重复性问题，仅使用一个单光子源。任何数量的光子的状态都是用相同的配置生成的，而不需要增加光学设置。该计划的基本操作实验证明，并考虑其缺陷的敏感性。
2016-05-22 quant-ph
Time-bin entanglement in the deterministic generation of linear photonic cluster states
本文理论研究了利用Λ型电子系统描述的单个量子发射器确定性生成时间-频率纠缠光子序列的策略，通过数值模拟展示了线性簇态的生成，并提出稳定器生成器期望值作为评估量子特性的更优指标。
2024-07-10 quant-ph
End-to-end switchless architecture for fault-tolerant photonic quantum computing
提出一种仅用被动片上组件的容错连续变量量子计算端到端架构，实现超90%概率生成高于容错阈值的光子量子比特，并设计仅需13 dB簇压缩的新颖magic state生成协议，开辟了通用容错量子计算的新路径。
2025-07-10 quant-ph
Generating redundantly encoded resource states for photonic quantum computing
本文提出利用单个量子发射器确定性生成冗余编码的光子资源态，以提高光子融合的成功率，为光子量子计算和量子中继提供新方法。
2025-12-02 quant-ph
Minimizing Photonic Cluster State Depth in Measurement-Based Quantum Computing
针对基于MBQC的光子量子计算中簇态深度影响执行时间与误差的问题，本文提出基于动态规划的编译框架FMCC，可高效最小化簇态深度，并在五种算法上显著优于现有框架。
2023-12-18 cs.AR quant-ph
Implementing quantum algorithms on temporal photonic cluster states
实现量子算法是量子计算的关键。我们研究了三种量子算法的实现，通过对二维时间连续变量团簇态进行零差测量。我们首先回顾了时间簇状态的生成和使用基于测量的模型的门的实现。除此之外，我们讨论的方法，引入非高斯的集群状态。我们考虑的第一个算法是高斯玻色子采样，其中只需要实现高斯酉。考虑到输入态也是高斯态，只要有适度的在线压缩，有限压缩效应引起的误差就可以得到修正。这有助于构建一个大型的高斯玻色子采样机。第二种算法是连续变量瞬时量子多项式电路，其中需要实现非高斯门，如三次相位门。我们讨论了几种实现三次相位门的方法，并将其应用到时间簇状态结构中。第三种算法是Grover搜索算法的连续变量版本，其主要挑战是反演算子的实现。我们提出了一种方法来实现反转算子注入到一个隐形传态电路的资源状态。使用Strawberry Fields量子软件包模拟资源状态。
2018-05-07 quant-ph
Resource-efficient photonic quantum computation with high-dimensional cluster states
针对光子簇态生成速率随光子数指数下降的问题，研究通过高维空间编码在单光子上编码多量子比特，以100Hz速率生成9比特以上簇态，还可实现瞬时前馈缩短计算时长，为资源高效的测量型光量子计算提供新路径。
2024-09-16 physics.optics quant-ph
Deterministic Generation of Linear Photonic Cluster States with Semiconductor Quantum Dots: A Detailed Comparison of Different Schemes
Paderborn University（帕德博恩大学）；Wyant College of Optical Sciences, University of Arizona（亚利桑那大学怀安特光学科学学院）
研究利用半导体量子点生成线性光子簇态的不同方案，通过理论比较四种方案，考量不同误差机制影响，给出基于自旋相干时间等因素在磁场驱动与光学控制协议间选择的 regime 图。
2026-07-13 quant-ph
Deterministic generation of large-scale entangled photonic cluster state from interacting solid state emitters
创造大的高度纠缠的“簇”态的能力对于基于测量的量子计算是至关重要的。我们发现，确定性的多光子纠缠可以从耦合的固态量子发射器创建，而不需要任何两个量子比特门，无论发射器是否相同。特别是，我们提出了一个通用的方法，通过直接使用的始终在线的交换相互作用，结合单量子比特操作的控制纠缠创建。这是用来提供一个配方，用于产生二维，集群状态纠缠光子，可以进行与现有的实验能力在量子点。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Computational advantage from quantum superposition of multiple temporal orders of photonic gates
最近，人们提出了基于量子叠加原理的电路连接量子计算模型。在那里，控制量子系统可以相干地确定目标量子系统经历$N$门操作的顺序。这个过程被称为量子$N$ -开关，是几个信息处理任务的资源。特别是，它提供了一个计算优势-固定门阶量子线路-相位估计问题，涉及$N$未知的酉门。然而，相应的算法需要一个实验上不可行的目标系统尺寸（超）指数在$N$。在这里，我们介绍了一个承诺的问题，量子$N$开关给出了一个等效的计算速度与目标系统的尺寸小到2，无论$N$。我们使用最先进的多芯光纤技术，实验证明量子$N$开关与$N=4$门作用于光子偏振量子比特。这是第一次观察到的量子叠加超过$N=2$时间顺序，证明其有效的相位估计的有用性。
2021-02-09 quant-ph
A photonic cluster state machine gun
我们提出了一种方法，将某些单光子源转换成能够以受控和脉冲的“按需”方式发射大串光子簇态的器件。这种光源将大大减少实现线性光量子计算所需的资源。标准的自旋误差，如失相，被证明在同一时间只影响1或2个发射的光子。这允许使用标准的容错技术，并表明光子机枪可以发射任意长的时间。使用当前量子点源的实际参数，我们得出结论，高纠缠光子发射率是可以实现的，每个光子的保利错误率小于0.2%。对于量子点源，该方法具有减轻从独立的、不相同的量子点获得相同光子和激子退相的问题的附加优点。
2009-08-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Timing constraints due to real-time graph traversal algorithms on incomplete cluster states in photonic measurement-based quantum computing
本文研究了光子测量基量子计算中，用于在不完整簇态上寻找单量子比特门计算路径的实时图遍历算法所引发的经典控制开销，通过对比全局广度优先搜索与增量遍历算法，分析了路径准确性与执行速度间的权衡及其对光子时钟周期的约束。
2022-08-31 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Deterministic Creation of Large Photonic Multipartite Entangled States with Group-IV Color Centers in Diamond
本文面向第IV主族金刚石色心提出线性簇态与GHZ态的确定性光子产生方案，重点设计高速高保真拉曼自旋门和激发门，并以腔耦合锡空位色心验证其性能。
2023-12-06 quant-ph
Photonic-Implemented Efficient Deep Quantum Neural Network via Virtual-Driven Hilbert Space Expansion
College of Information Science and Electronic Engineering and ZJU-Hangzhou Global Scientific and Technological Innovation Center, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院及浙大杭州全球科创中心）
本文提出一种基于光子的深度量子神经网络，通过输入复制和模式扩展实现希尔伯特空间扩展，有效实现非单位ary和非线性激活功能，降低资源消耗，适用于多种任务。
2026-05-07 quant-ph
Path-polarization hyperentangled and cluster states of photons on a chip
在单光子的不同自由度（DOF）中编码多个量子比特是扩大光子量子态所跨越的希尔伯特空间的途径之一。超纠缠光子态（即在多个自由度中显示纠缠的状态）已经证明了对基础物理测试以及量子通信和计算的重要意义。增加光子学实验的量子位数需要基本元件和功能的小型化和集成，以保证设置的稳定性。这推动了允许在芯片上精确控制不同光子自由度的技术的发展。我们展示了在集成量子线路内传播的路径和偏振量子比特的上下文使用。我们测试了建立在两个自由度上的四量子比特线性簇态的性质。我们的研究结果为在芯片上实现混合多量子比特多光子态的完全集成铺平了道路。
2016-02-11 quant-ph
Free-electron interactions with photonic GKP states: universal control and quantum error correction
Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
该研究通过自由电子与光子GKP态的相互作用实现对连续变量光子量子态的通用控制，并展示了非破坏性测量和任意门诱导的能力，同时生成高度纠缠态。
2023-03-28 quant-ph
High Performance Quantum Computing
最近提出的基于光子的大规模量子计算机的架构可扩展性，利用拓扑簇态和光子芯片的理论发展，使我们能够继续讨论大规模量子信息处理（QIP）。在这封信中，我们介绍了一个安全和不安全的拓扑集群主机的模型。我们考虑高性能计算的量子模拟，其中许多用户使用专用服务器场来运行算法并共享量子数据。基于光子学的拓扑集群计算的缩放结构为基于服务器的QIP带来了有吸引力的未来，其中可以构建和/或扩展专用大型机以利用用于个人量子信息处理的理想资源来服务日益饥饿的用户群。
2008-10-14 quant-ph
Efficient qudit based scheme for photonic quantum computing
由于集成光子技术的最新进展，线性光学是实现量子计算协议的一种有前途的选择。在这种情况下，通常考虑基于量子比特的量子线路，然而，光子系统自然也允许d进制，即，基于量子点的算法本文研究了由单光子在d > 2光模中可能的光子数态定义的量子数。我们演示了如何使用线性光学和光子数分辨探测器构建局部最优的非确定性多量子比特门，并探讨了在d元优化问题的背景下使用量子比特簇状态。我们发现量子比特团簇态需要更少的光学模式，并且与具有类似计算能力的量子比特团簇态相比，量子比特团簇态由更少数量的纠缠光子编码。我们说明了我们的量子计划的好处，将其应用到k-着色问题。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
One-Way Quantum Repeater with Rare-Earth-Ions Doped in Solids
提出利用固体中掺杂稀土离子与纳米腔耦合高效生成光子簇态，并采用多路复用方案，以少于100个量子发射器在数千公里距离上实现兆赫兹密钥率，用于一向量子中继器节点。
2024-04-13 quant-ph
One-way quantum computation with four-dimensional photonic qudits
我们考虑利用额外的光子自由度进行线性光量子计算的可能性。特别是，我们专注于我们使用光子作为quadbit的情况。基本的2-quadbit团簇态是一个跨偏振和两个空间模式自由度的超纠缠态。我们研究了非确定性的方法，从而可以从单光子和/或贝尔对创建这样的状态，然后给出了一些机制进行高维融合门。
2007-11-30 quant-ph
A compiler for universal photonic quantum computers
本文提出一种将QASM电路转换为测量图（m-graph）并利用ZX-Calculus优化的编译器流水线，可直接映射到光学单向量子计算机硬件指令，并在实验光子平台上验证。研究解决了光子通用量子计算中电路到硬件执行的转换问题，主要贡献是建立了从电路到测量图的自动编译与优化框架。
2022-10-17 quant-ph
Qubit entanglement on a silicon photonic chip
纠缠--自然界中最微妙的现象之一--是量子信息应用的重要资源。大的纠缠团簇态已经被预测可以实现通用的量子计算，所需的单量子比特测量很容易用光子实现。在片上产生和控制量子比特纠缠是大规模系统的关键，量子信息是在光子路径中自然编码的，本文报道了一种硅光子芯片，它集成了共振增强源、滤波器和可重构光学器件，产生了路径纠缠的两量子比特态--最小的非平凡团簇态，并分析了它的纠缠.我们表明，基于环形谐振腔的自发四波混频源可以高度不可区分，尽管他们的非线性动力学，和第一个证据表明，他们的频率相关性很小，如预测。我们使用量子态层析术和严格的Bell-CHSH不等式来量化器件中的纠缠，证实了它的高性能。这项工作集成了构建设备和系统的基本组件，以大规模利用量子纠缠。
2014-11-21 quant-ph
Photonic source of heralded GHZ states
本文实验演示了基于固态量子发射器和偏振干涉仪的三光子可预报GHZ态，保真度达0.7278±0.0106，为可扩展光子量子计算提供了关键构建模块。
2025-07-20 quant-ph
On-demand photonic entanglement synthesizer
量子信息协议需要各种类型的纠缠，例如Einstein-Podolsky-Rosen（EPR），Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）和簇态。在光学中，这些态的按需制备已经通过压缩光源实现，但是这样的实验需要不同的光学电路来实现不同的纠缠态，因此缺乏通用性。在这里，我们展示了一个按需纠缠合成器，可编程地产生所有这些纠缠态从一个单一的压缩光源。这是通过开发一个基于环路的电路，它是动态可控的纳秒时间尺度。我们验证了5个不同的小尺度纠缠态的产生，以及一个包含1000多个模式的大尺度团簇态，而不改变光路本身。此外，该电路能够存储和释放所产生的纠缠态的一部分，从而作为量子存储器工作。这种基于可编程环路的电路应该为更通用的纠缠合成器和可扩展的量子处理器开辟一条道路。
2018-11-26 quant-ph
Deterministic multi-mode photonic device for quantum information processing
我们提出了一种光源的实现，它可以确定性地产生丰富多样的多模量子态。所需的状态被编码在原子系综的不同基态超精细态的集体布居中，并通过激发到光激发能级，然后通过合作自发发射转换为多模光子态。在我们的应用程序的例子中，我们演示了如何双光子纠缠态可以制备和实施的协议中的参考系自由量子密钥分发和如何一维以及更高的维集群状态可以产生。
2010-03-17 quant-ph
Gaussian Models to Non-Gaussian Realms of Quantum Photonic Simulators
本综述系统梳理了量子光子模拟器从高斯到非高斯模型的演进，评估了主流模拟器在连续变量和离散变量系统中的能力，并重点分析了GPU张量网络、机器学习集成及HPC架构对提升模拟效率和可扩展性的作用。
2025-02-07 quant-ph
Boosting photonic quantum computation with moderate nonlinearity
基于光子测量的量子计算（MBQC）是实现容错通用量子计算的重要途径。这项工作的一个核心挑战是使用概率线性光学门构建大型光子集群所需的资源中的巨大开销。虽然强的单光子非线性理想地实现了这种集群的确定性构建，但以可扩展的方式实现是具有挑战性的。在这里，我们探讨了使用适度的非线性（条件相移小于$π$），以提高光子量子计算，并显着降低其资源开销的前景。在我们的计划中的关键元素是一个非线性路由器，优先将光子波包到不同的输出端口，这取决于他们的强度。作为一个相关的例子，我们分析了原子系综中由里德伯阻塞提供的非线性，其中非线性和伴随的损失之间的权衡是很好理解的。我们提出了有效的贝尔测量和GHZ状态的准备协议-这两个关键要素的集群状态的建设，以及CNOT门和量子因子分解。由于大量的纠缠操作涉及容错MBQC，我们的协议已经在适度的非线性提供的成功概率的增加，可以导致所需的资源急剧减少。
2021-03-03 physics.optics quant-ph
Quantum machine learning via continuous-variable cluster states and teleportation
提出一种基于连续变量簇态和量子隐形传态的测量型量子储备计算方案，实现分布式量子机器学习，具有内部记忆，适用于静态和时序信息处理，无需硬件修改。
2024-11-11 quant-ph
The silicon vacancy centers in SiC: determination of intrinsic spin dynamics for integrated quantum photonics
本研究通过精细电子结构建模和自旋相关测量，确定了4H-SiC中硅空位中心的本征自旋动力学，并利用所得速率提出实现时间-bin纠缠多光子态的方案，展示了其在集成量子光子学中的应用潜力。
2023-07-25 quant-ph
Efficient detection of useful long-range entanglement in imperfect cluster states
光子团簇态是光量子计算的重要资源。最近，一个量子点单光子源已经被证明可以产生线性团簇态的光子串，但是高的光子损失率使得传统方法无法表征所产生的纠缠。我们提出了一个基准测试方法，可以用来证明有用的远程纠缠与目前可用的收集/检测效率低于1%。测量不同基场中单光子的偏振态可以提供三量子比特关联函数的估计<ZXZ>。这个值限制了跨越三个以上量子比特的相关性，这反过来又为源产生的大状态中任何两个量子比特之间的可定域纠缠提供了一个下限。有限可定域纠缠可以通过证明<ZXZ>> 2/3来建立。这一结果使光子实验证明计算有用的纠缠与目前可用的技术。
2017-02-07 quant-ph
Deterministic optical quantum computer using photonic modules
光量子计算机是为数不多的几个实验系统之一，已经证明了小规模量子信息处理。利用腔量子电动力学方法的运营商的测量，我们详细介绍了一个光学网络的确定性准备任意大的二维集群状态。我们表明，这种网络可以形成一个大规模的确定性光量子计算机，可以完全在芯片上制造的基础。
2008-09-17 quant-ph
