成本感知的光子图态生成:一种图形化框架
光子图态是量子计算与通信的核心资源。基于确定性发射器生成图态的方法克服了概率性方案的可扩展性难题,但其实验实现受限于技术需求——通常体现为建模生成过程所需的两量子比特门数量、量子电路深度和/或宽度。研究团队提出了一种面向任意尺寸与构型的光子图态生成的成本感知框架,该框架建立在完备的充要条件集与支配状态向目标演化的普适基本图操作集之上。在此框架内,研究人员开发了确定性生成算法“图态构建器”,相比现有方案,该算法对随机和结构化图态均实现了两量子比特门使用量的大幅降低(最高达一个数量级)。该算法在固定发射序列下使用最小可能发射器数量,同时支持通过额外发射器实现发射器数量与其他成本指标间的可控权衡。此外,通过系统识别生成过程各阶段的自由度,该框架完整刻画了优化空间,为采用解析、启发式或穷举策略进一步降低成本提供了可能。该工作为设计与优化基于发射器的光子图态生成协议提供了通用化工具,这对实现可扩展且资源高效的光子量子信息处理至关重要。



