5、光学量子计算中的相干操纵技术

光学量子计算中的相干操纵技术

在光学量子计算领域，相干操纵技术是实现高效量子计算的关键。目前主要有基于平台和基于波导的两种研究方向，下面将详细介绍相关内容。

1. 偏振量子比特编码与分析

通过调整半波片（HWP）和四分之一波片（QWP）的角度，能轻松制备常用的编码态，如 (|H\rangle)、(|V\rangle)、(|+\rangle)、(|-\rangle)、(|R\rangle) 和 (|L\rangle)。若使用相同装置并改变入射光方向，还能分析任意偏振态，这一装置也被称为偏振分析仪。

2. 基本光学量子干涉

在光学量子计算中，光子的相干操纵至关重要。常见的干涉仪包括 Mach–Zehnder 干涉仪、Hong–Ou–Mandel 干涉仪、GHZ 干涉仪和多光子干涉仪，下面将分别介绍。
- Hong–Ou–Mandel 干涉 ：量子干涉可由粒子间的不可区分性引发。在 50:50 分束器后的 Hong–Ou–Mandel 干涉（HOM 干涉）中，若两个相同光子同时从分束器的两个输入端口进入，当光子完全不可区分时，不会出现光子同时从两个输出端口出射的情况，它们会成对随机从一个输出端口离开，这是由光子的玻色子特性导致的聚集效应。若光子至少在路径上可区分，情况则不同。该效应严格依赖于光子的不可区分性，在初始实验中，通过测量光子两路径的延迟差与符合计数的关系，能观察到延迟为零时的 Hong–Ou–Mandel 凹陷。
- GHZ 干涉 ：1989 年，Greenberger 等人设想了三光子干涉仪，产生的三光子纠缠态为 GHZ 态。三光子干涉具有一些独特性质，三