論文の概要: Super-compact universal quantum logic gates with inversedesigned elements

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.04895v1
• Date: Sat, 9 Sep 2023 23:17:17 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-09-12 15:35:56.857474
• Title: Super-compact universal quantum logic gates with inversedesigned elements
• Title（参考訳）: 逆設計要素を持つ超コンパクトユニバーサル量子論理ゲート
• Authors: Lu He, Dongning Liu, Jingxing Gao, Weixuan Zhang, Huizhen Zhang, Xue Feng, Yidong Huang, Kaiyu Cui, Fang Liu, Wei Zhang and Xiangdong Zhang
• Abstract要約: 集積量子フォトニック回路は、量子情報処理を実現するための有望なプラットフォームである。 逆設計法によるシリコンチップ上での超コンパクト普遍量子論理ゲートの実装について報告する。 本研究は,大規模量子フォトニックチップを集積ソースで実現する方法を開拓し,量子情報処理の分野において重要な応用を期待できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 11.117677905657441
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Integrated quantum photonic circuit is a promising platform for the realization of quantum information processing in the future. To achieve the largescale quantum photonic circuits, the applied quantum logic gates should be as small as possible for the high-density integration on chips. Here, we report the implementation of super-compact universal quantum logic gates on silicon chips by the method of inverse design. In particular, the fabricated controlled-NOT gate and Hadamard gate are both nearly a vacuum wavelength, being the smallest optical quantum gates reported up to now. We further design the quantum circuit by cascading these fundamental gates to perform arbitrary quantum processing, where the corresponding size is about several orders smaller than that of previous quantum photonic circuits. Our study paves the way for the realization of largescale quantum photonic chips with integrated sources, and can possess important applications in the field of quantum information processes.
• Abstract（参考訳）: 集積量子フォトニック回路は、将来量子情報処理を実現するための有望なプラットフォームである。 大規模量子フォトニック回路を実現するためには、チップへの高密度集積のために、応用量子論理ゲートをできるだけ小さくする必要がある。 本稿では、シリコンチップ上に超コンパクトなユニバーサル量子論理ゲートを逆設計により実装する。 特に、製造された制御されていないゲートとハダマールゲートは真空波長に近いため、これまで報告された最小の光学量子ゲートである。 さらに、これらの基本ゲートをカスケードして任意の量子処理を行い、対応するサイズが従来の量子フォトニック回路よりも数桁小さい量子回路を設計する。 本研究は,大規模な量子フォトニックチップを集積ソースで実現する方法を開拓し,量子情報処理の分野において重要な応用を期待できる。

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