通过不对称势阱中孤子散射实现全光学Toffoli门的经典模拟

该研究团队提出并数值模拟了一种基于空间孤子在非对称Pöschl-Teller势阱散射效应的全光学Toffoli(控-控非)门结构。在该方案中,目标比特的逻辑状态通过两个可区分孤子分量的相对空间排布进行编码,而控制比特则由外部势阱的存在与否来表征。研究人员通过求解描述孤子动态的非线性薛定谔方程,系统扫描孤子振幅与速度参数,分析反射和透射系数以确定Toffoli门行为的工作条件。研究结果表明,与对称构型相比,势阱非对称性的引入显著拓宽了操作参数窗口。该工作还探究了不同非对称程度与孤子振幅对门性能的影响,并考察了弱组分间耦合的作用,证实其并非门操作的必要条件。这些发现推广了早期基于孤子的CNOT门模拟研究,为非线性光学系统中多量子比特逻辑门的经典类比建模提供了更广泛的可行性依据。

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