대규모 운영 공간에서의 고차원 광양자 논리

개요 단일 광자 소스와 광자-광자 상호작용의 확률적 특성은 광자 양자 정보 처리를 위한 목적으로 가능한 한 많은 양자 정보를 각 광자에 인코딩하도록 장려합니다. 여기에서는 온칩 소스를 사용하여 시간 및 주파수 자유도로 고차원 정보 단위(쿼딧)를 인코딩함으로써, 우리는 컴퓨팅 기반에서 0.90을 초과하는 충실도를 가진 단일 광자에서 결정론적 두 쿼딧 게이트를 보고합니다. 두 쿼딧 모듈로 SUM 게이트를 구축하여, 우리는 시간과 주파수 쿼딧 간의 비분리성과 함께 단일 광자 상태를 생성하고 측정합니다. 그 후, 두 개의 주파수-빈 얽힌 광자 각각이 두 개의 32차원 쿼딧을 가지고 있는 이 SUM 연산을 사용하여 20 큐비트와 동등한 힐버트 공간을 차지하는 네 당사자의 고차원 그린버거-호른-자일링거 상태를 실현합니다. 고차원 인코딩만으로는 궁극적으로 범용 양자 컴퓨팅에 대한 확장성이 없지만, 우리의 설계는 실제적이고 컴팩트한 양자 정보 처리 프로토콜을 위한 대규모 인코딩 공간에서의 결정론적 광양자 작업의 잠재력을 보여줍니다.