一种基于集成光学的可编程高维量子计算芯片结构制造技术

本发明专利技术提供一种基于集成光学的可编程高维量子计算芯片，通过调控纠缠多光子源制备的多光子路径纠缠态和通用线性光学网络实现的光学幺正变换，以对幺正变换进行不同线性组合实现可编程高维量子比特计算。芯片包括：可配置纠缠多光子源，用于产生多光子，得到线性项系数，并将多个光子根据波长分别输出；初态配置线性光学网络(O)，用于对可配置纠缠多光子源输出的光子制备量子初态；幺正算符配置线性光学网络(U)，用于实现光学幺正变换，以及合束实现幺正变换线性组合；投影测量线性光学网络(T)，用于对合束后的光量子态进行投影测量。本发明专利技术的技术方案可以实现可编程控制的通用高维量子计算芯片。维量子计算芯片。维量子计算芯片。

【技术实现步骤摘要】
一种基于集成光学的可编程高维量子计算芯片结构


[0001]本专利技术涉及量子计算
，尤其涉及一种基于集成光学的可编程高维量子计算芯片。

技术介绍

[0002]量子计算是遵循量子力学规律通过调控量子信息单元即量子比特来进行计算的新型计算模式。量子计算利用量子的叠加、干涉以及纠缠特性进行计算，具有天然的并行性及超大的信息存储能力，从而具有经典计算不可比拟的巨大潜力，在诸如大数质因子分解、数据库搜索、化学分子模拟等众多领域具有巨大应用潜力。
[0003]线性光学系统是实现量子计算的主要物理途径之一。其主要优势包括：光子具有很长的相干时间，不容易受到外界环境干扰而退相干；光子容易实现高精度操控；光子多自由度可以用于编码高维量子。
[0004]许多量子计算应用可以在线性光学系统中实验实现，这些线性光学系统大多为分立元件光学系统。采用分立元件光学系统实现可编程量子计算时，需要对分立光学元件进行调制，实验难度较大，且对实验技术具有较高的要求。此外，自由空间线性光学系统需要大量分立的光学元件，整个系统体积巨大，且各个分立元件容易受到外界环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于集成光学的可编程高维量子计算芯片，其特征在于，包括：可配置纠缠多光子源，包括线性系数配置网络、N个纠缠多光子源以及波分复用器，用于产生多个光子，记每个纠缠多光子源产生的纠缠光子的数量为P，不同波长的光子经过波分复用器根据波长分别输出，通过调节线性系数配置网络中的第一移相器与第二移相器，对进入干涉配置网络的泵浦光按输出路径进行配置，得到一组线性配置系数，记为α1，α2...α
N
；初态配置线性光学网络O，与所述可配置纠缠多光子源连接，根据所述波分复用器输出光子的波长形成对应的O1，O2...O
P
，用于对所述可配置纠缠多光子源输出的光子制备初态；幺正算符配置线性光学网络U，与所述初态配置线性光学网络O对应连接，形成对应的U
1(i)
,U
2(i)
...U
P(i)
(i＝1,2,...N)，用于进行幺正变换，经过合束后，实现幺正算符的线性组合，从而得到最终量子态结果：投影测量线性光学网络T，与所述幺正算符配置线性光学网络U对应连接，形成对应的T1,T2...T
P
，用于对合束后的光量子态进行投影测量。2.根据权利要求1所述的基于集成光学的可编程高维量子计算芯片，其特征在于，所述初态配置线性光学网络、幺正算符配置线性光学网络和投影测量线性光学网络都属于通用线性光学网络。3.根据权利要求1所述的基于集成光学的可编程高维量子计算芯片，其特征在于，所述可配置纠缠多光子源、初态配置线性光学网络、幺正算符配置线性光学网络和投影测量线性光学网络均通过所述第一移相器和所述第二移相器实现路径编码。4.根据权利要求1所述的基于集成光学的可编程高维量子计算芯片，其特征在于，所述线性系数配置网络包括log...

【专利技术属性】
技术研发人员：强晓刚，王超，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：