光量子芯片中级联移相器的快速标定方法*

邢泽宇 李志浩 冯田峰 周晓祺

(中山大学物理学院,光电材料与技术国家重点实验室,广州 510006)

集成光学技术在光量子信息处理等新兴技术有着重要的应用.相比于分立光学,集成光学技术具有体积小、成本低、稳定性好以及易操控的优势.然而,随着集成光量子芯片线路的复杂程度和规模的增加,对芯片上的移相器,比如级联马赫-曾德尔干涉仪中的相移器的标定,将会成为一个棘手的问题.传统的级联马赫-曾德尔干涉仪的移相器标定时间是随着级联个数的增加而指数增加的,目前所报道实现的最大级联个数仅为5 个移相器.本文针对上述问题,提出了一种高效的标定方法.使用该方法对级联马赫-曾德尔干涉仪移相器的标定时间只随移相器数量线性增长,相比于传统方法实现了指数级的加速.本文在计算机上模拟了20 个级联马赫-曾德尔干涉仪移相器的标定,结果显示保真度都大于99.8%,从而验证了该标定方法的有效性.本工作有望应用于光量子信息处理与光计算等方面.

1 引 言

量子信息技术已经被证明相比于经典技术在通信[1−5]、计算[6−11]和模拟[12,13]等方面具有优势,比如量子密钥分发在理论上可以实现通信的无条件安全[5],Shor 算法可以破解目前的RSA 加密算法[10],Grover 算法可以实现对无序搜索的提速[11].目前,主流的量子系统有超导[14,15]、离子阱[16]和光子[4,17−31]等,其中光子系统具有相干性好、速度快和不易与环境相互作用等优势,是有潜力实现大规……