光量子芯片中級(jí)聯(lián)移相器的快速標(biāo)定方法*

邢澤宇 李志浩 馮田峰 周曉祺

(中山大學(xué)物理學(xué)院,光電材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510006)

集成光學(xué)技術(shù)在光量子信息處理等新興技術(shù)有著重要的應(yīng)用.相比于分立光學(xué),集成光學(xué)技術(shù)具有體積小、成本低、穩(wěn)定性好以及易操控的優(yōu)勢(shì).然而,隨著集成光量子芯片線路的復(fù)雜程度和規(guī)模的增加,對(duì)芯片上的移相器,比如級(jí)聯(lián)馬赫-曾德爾干涉儀中的相移器的標(biāo)定,將會(huì)成為一個(gè)棘手的問題.傳統(tǒng)的級(jí)聯(lián)馬赫-曾德爾干涉儀的移相器標(biāo)定時(shí)間是隨著級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)的增加而指數(shù)增加的,目前所報(bào)道實(shí)現(xiàn)的最大級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)僅為5 個(gè)移相器.本文針對(duì)上述問題,提出了一種高效的標(biāo)定方法.使用該方法對(duì)級(jí)聯(lián)馬赫-曾德爾干涉儀移相器的標(biāo)定時(shí)間只隨移相器數(shù)量線性增長(zhǎng),相比于傳統(tǒng)方法實(shí)現(xiàn)了指數(shù)級(jí)的加速.本文在計(jì)算機(jī)上模擬了20 個(gè)級(jí)聯(lián)馬赫-曾德爾干涉儀移相器的標(biāo)定,結(jié)果顯示保真度都大于99.8%,從而驗(yàn)證了該標(biāo)定方法的有效性.本工作有望應(yīng)用于光量子信息處理與光計(jì)算等方面.

1 引 言

量子信息技術(shù)已經(jīng)被證明相比于經(jīng)典技術(shù)在通信[1?5]、計(jì)算[6?11]和模擬[12,13]等方面具有優(yōu)勢(shì),比如量子密鑰分發(fā)在理論上可以實(shí)現(xiàn)通信的無條件安全[5],Shor 算法可以破解目前的RSA 加密算法[10],Grover 算法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無序搜索的提速[11].目前,主流的量子系統(tǒng)有超導(dǎo)[14,15]、離子阱[16]和光子[4,17?31]等,其中光子系統(tǒng)具有相干性好、速度快和不易與環(huán)境相互作用等優(yōu)勢(shì),是有潛力實(shí)現(xiàn)大規(guī)……