一种量子宇称编码再编码器制造技术

本申请公开了一种量子宇称编码再编码器，基于路径编码通过设置两个贝尔态光源、宇称编码光源、六个MZ干涉环、两个融合操作结构、八个单光子计数模块和四个出射端口实现量子宇称编码再编码，结构简单紧凑、光路简洁稳定性高，进一步提升纠错和容错能力。此外，本申请中各元器件可以通过单片集成工艺在衬底上一体化制作形成片上结构。制作形成片上结构。制作形成片上结构。

【技术实现步骤摘要】
一种量子宇称编码再编码器


[0001]本申请属于量子信息
，具体而言，涉及一种量子宇称编码再编码器。

技术介绍

[0002]宇称编码是光量子计算、量子通信中容错和纠错的重要技术手段，可以基于宇称编码构建容错量子计算模型，对量子计算过程中出现的错误进行纠错。典型的宇称编码利用两个实际量子比特来编码一个逻辑量子比特，如下式：在基于宇称编码的量子信息处理应用中，为了进一步提升容错能力，一个关键技术是对宇称编码态进行再编码，即基于一个已有的宇称编码态重新得到一个新的宇称编码态，我们称能实现这样的过程的装置为宇称态再编码器。
[0003]目前的宇称编码再编码器基本采用偏振维度编码，偏振维度编码在光芯片集成方面存在困难，片上偏振调制器件和技术均不成熟，因此本申请提出一种基于路径编码的双光子宇称编码再编码器。

技术实现思路

[0004]基于上述内容，本申请提供一种量子宇称编码再编码器，基于路径编码并通过采用多个MZ干涉环和融合操作结构实现宇称编码再编码，结构简单紧凑、光路稳定性高。其具体方案如下：本申请公开了一种量子宇称编码再编码器，包括两个贝尔态光源、宇称编码光源、六个MZ干涉环、两个融合操作结构、八个单光子计数模块和四个出射端口，两个所述贝尔态光源分别为第一贝尔态光源和第二贝尔态光源，六个所述MZ干涉环分别为第一MZ干涉环、第二MZ干涉环、第三MZ干涉环、第四MZ干涉环、第五MZ干涉环和第六MZ干涉环，两个所述融合操作结构分别为第一融合操作结构和第二融合操作结构，八个所述单光子计数模块分别为第一单光子计数模块、第二单光子计数模块、第三单光子计数模块、第四单光子计数模块、第五单光子计数模块、第六单光子计数模块、第七单光子计数模块和第八单光子计数模块，四个所述出射端口分别为第一出射端口、第二出射端口、第三出射端口和第四出射端口；所述第一贝尔态光源、所述第二贝尔态光源和所述宇称编码光源均包括四个输出端；所述MZ干涉环和所述融合操作结构均具有两个输入端和两个输出端；所述第一贝尔态光源的第一输出端与所述第一出射端口连接、第二输出端与所述第二出射端口连接、第三输出端与所述第一MZ干涉环的输入上端连接、第四输出端与所述第一MZ干涉环的输入下端连接；
所述第二贝尔态光源的第一输出端与所述第二MZ干涉环的输入上端连接、第二输出端与所述第二MZ干涉环的输入下端连接、第三输出端与所述第三出射端口连接、第四输出端与所述第四出射端口连接；所述宇称编码光源的第一输出端与所述第二融合操作结构的输入下端连接、第二输出端与所述第六MZ干涉环的输入下端连接、第三输出端与所述第七单光子计数模块连接、第四输出端与所述第八单光子计数模块连接；所述第一融合操作结构的输入上端与所述第一MZ干涉环的输出上端连接、其输入下端与所述第二MZ干涉环的输出上端连接、其输出上端与所述第四MZ干涉环的输入上端连接、其输出下端与所述第三MZ干涉环的输入上端连接；所述第三MZ干涉环的输入下端与所述第二MZ干涉环的输出下端连接、其输出上端与所述第二融合操作结构的输入上端连接、其输出下端与所述第五MZ干涉环的输入下端连接；所述第四MZ干涉环的输入下端与所述第一MZ干涉环的输出下端连接、其输出上端与所述第一单光子计数模块连接、其输出下端与所述第二单光子计数模块连接；所述第五MZ干涉环的输入上端与所述第二融合操作结构的输出上端连接、其输出上端与所述第三单光子计数模块连接，其输出下端与所述第四单光子计数模块连接；所述第六MZ干涉环的输入上端与所述第二融合操作结构的输出下端连接、其输出上端与所述第五单光子计数模块连接、其输出下端与所述第六单光子计数模块连接；所述第一贝尔态光源和所述第二贝尔态光源均用于产生一对处于贝尔态的光子，且贝尔态光子的量子态为：；所述宇称编码光源用于提供一对已初始宇称编码的光子，初始宇称编码态为：；所述第一贝尔态光源产生的一个光子通过其第一输出端或第二输出端输出、另一个光子通过其第三输出端或第四输出端输出；所述第二贝尔态光源产生的一个光子通过其第一输出端或第二输出端输出、另一个光子通过其第三输出端或第四输出端输出；所述宇称编码光源产生的一个光子通过其第一输出端或第二输出端输出、另一个光子通过其第三输出端或第四输出端输出；其中所述第一贝尔态光源、所述第二贝尔态光源以及所述宇称编码光源的第一输出端和第三输出端用于输出态光子、第二输出端和第四输出端用于输出态光子；所述MZ干涉环用于对经过其路径上的光子进行H门操作，使经过MZ干涉环后光子的量子态演化为：，；所述第一融合操作结构用于将从第一MZ干涉环输出上端输出光子的传输路径与从第二MZ干涉环输出上端输出光子的传输路径交换；所述第二融合操作结构用于将从第三MZ干涉环输出上端输出光子的传输路径与
从宇称编码光源第一输出端输出光子的传输路径交换；所述单光子计数模块用于对输入其上的光子进行探测计数。
[0005]进一步地，所述MZ干涉环包括第一50:50分束器、干涉上臂、干涉下臂、第二50:50分束器、第一相位调制器和第二相位调制器，干涉上臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出上端口和第二50:50分束器的输入上端口，干涉下臂的两端分别连接第一50:50分束器的输出下端口和第二50:50分束器的输入下端口，第一相位调制器设置在第一50:50分束器的输入上端口处，第二相位调制器设置在干涉上臂上，且第一相位调制器的相位设置为，第二相位调制器的相位设置为。
[0006]优选地，所述第一相位调制器和所述第二相位调制器均为热光相位调制器。
[0007]进一步地，两个所述贝尔态光源、所述宇称编码光源、六个所述MZ干涉环、两个所述融合操作结构、八个所述单光子计数模块和四个所述出射端口通过单片集成工艺在衬底上一体化制作而成。
[0008]总体而言，通过本申请所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本申请基于路径编码通过设置两个贝尔态光源、宇称编码光源、六个MZ干涉环、两个融合操作结构、八个单光子计数模块和四个出射端口实现量子宇称编码再编码，结构简单紧凑、光路简洁稳定性高，进一步提升纠错和容错能力。此外，本申请中各元器件可以通过单片集成工艺在衬底上一体化制作形成片上结构。
附图说明
[0009]为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0010]图1为本申请实施例提供的一种量子宇称编码再编码器的结构示意图；图2为申请中六个MZ干涉环的结构示意图；图3为本申请实施例提供的一种量子宇称编码再编码器的原理示意图。
具体实施方式
[0011]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子宇称编码再编码器，其特征在于，包括两个贝尔态光源、宇称编码光源、六个MZ干涉环、两个融合操作结构、八个单光子计数模块和四个出射端口，两个所述贝尔态光源分别为第一贝尔态光源和第二贝尔态光源，六个所述MZ干涉环分别为第一MZ干涉环、第二MZ干涉环、第三MZ干涉环、第四MZ干涉环、第五MZ干涉环和第六MZ干涉环，两个所述融合操作结构分别为第一融合操作结构和第二融合操作结构，八个所述单光子计数模块分别为第一单光子计数模块、第二单光子计数模块、第三单光子计数模块、第四单光子计数模块、第五单光子计数模块、第六单光子计数模块、第七单光子计数模块和第八单光子计数模块，四个所述出射端口分别为第一出射端口、第二出射端口、第三出射端口和第四出射端口；所述第一贝尔态光源、所述第二贝尔态光源和所述宇称编码光源均包括四个输出端；所述MZ干涉环和所述融合操作结构均具有两个输入端和两个输出端；所述第一贝尔态光源的第一输出端与所述第一出射端口连接、第二输出端与所述第二出射端口连接、第三输出端与所述第一MZ干涉环的输入上端连接、第四输出端与所述第一MZ干涉环的输入下端连接；所述第二贝尔态光源的第一输出端与所述第二MZ干涉环的输入上端连接、第二输出端与所述第二MZ干涉环的输入下端连接、第三输出端与所述第三出射端口连接、第四输出端与所述第四出射端口连接；所述宇称编码光源的第一输出端与所述第二融合操作结构的输入下端连接、第二输出端与所述第六MZ干涉环的输入下端连接、第三输出端与所述第七单光子计数模块连接、第四输出端与所述第八单光子计数模块连接；所述第一融合操作结构的输入上端与所述第一MZ干涉环的输出上端连接、其输入下端与所述第二MZ干涉环的输出上端连接、其输出上端与所述第四MZ干涉环的输入上端连接、其输出下端与所述第三MZ干涉环的输入上端连接；所述第三MZ干涉环的输入下端与所述第二MZ干涉环的输出下端连接、其输出上端与所述第二融合操作结构的输入上端连接、其输出下端与所述第五MZ干涉环的输入下端连接；所述第四MZ干涉环的输入下端与所述第一MZ干涉环的输出下端连接、其输出上端与所述第一单光子计数模块连接、其输出下端与所述第二单光子计数模块连接；所述第五MZ干涉环的输入上端与所述第二融合操作结构的输出上端连接、其输出上端与所述第三单光子计数模块连接，其输出下端与所述第四单光子计数模块连接；所述第六MZ干涉环的输入上端与所述第二融合...

【专利技术属性】
技术研发人员：安雪碧，丁禹阳，刘午，周志伟，
申请(专利权)人：合肥硅臻芯片技术有限公司，
类型：发明
国别省市：