利用线性光学方法实现量子Deutsch算法与多步量子行走

刘瑞丰 张沛 李福利西安交通大学理学院， 710049

实现量子计算的关键是找到实现量子比特的真实物理系统和对系统的幺正性操控。光子的偏振、轨道角动量、路径等特征都可用来标记量子状态，而且通过分束器等线性光学器件可以实现对光子态的幺正操作，因此光子被广泛用于量子计算。在本文中，我们介绍了利用光子的偏振和路径状态作为 qubit ，通过线性光学办法实现 Deutsch 算法的实验结果。本方案的优点是利用单光子两比特便于测量，并且使用Sagnac 干涉仪，较其它方案稳定。近些年，量子随机行走也正逐渐引起人们的关注，因为它可以用于构造有效的量子算法。在本文中，我们还提出了基于光子自旋和轨道角动量实现多步量子行走的实验方案，在这一方案中受自旋角动量的控制光子行走在无穷维轨道角动量空间。因为利用了“ q- 波片”而且没有采用 Mach-Zehnder 干涉，与已有的方案相比，我们的方案具有简单而高效的优点。

Abstract

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