循环式量子光子网络用于快速确定性量子信息处理
基于光子学的确定性量子信息处理面临的核心挑战,在于如何实现比有害退相干和损耗机制更快速的关键变换。以往研究主要通过器件优化路径,致力于提升非线性相互作用相对于退相干速率的优势。本工作提出了一种互补性的架构创新方案——循环式量子光子网络(RQPN),该设计通过压缩量子信息处理任务的持续时间,显著降低了对非线性相互作用速率的要求。RQPN由全互联非线性谐振腔阵列构成,具有动态可控的波导耦合特性,其工作流程包含光子输入态捕获、腔间光子循环和光子输出态释放三个阶段。研究团队通过两个案例展示了该架构的优越性:首先证明在三量子比特Toffoli门实现中,多比特并行处理比单/双比特分解方案具有更快的操作速度;其次演示了单光子损耗的无测量校正方案,相较最先进的架构提案可获得最高达7倍的加速效果,并显著提升硬件效率。该研究表明,这种高效的单硬件循环架构能大幅降低多量子比特门和量子纠错的时间开销,为确定性光子量子信息处理的实验实现扫除了重要障碍。
量科快讯
23 小时前
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