發(fā)布時(shí)間：2021-06-05 07:20

　　在單邊光學(xué)微腔中量子點(diǎn)自旋的輔助下,我們提出了自避錯(cuò)的受控相位反轉(zhuǎn)（CPF）門以及光子量子比特的Bell態(tài)分析（BSA）方案以及量子點(diǎn)自旋的GHZ態(tài)的完全無損分析.在這些方案中,單光子探測(cè)可以預(yù)示錯(cuò)誤的出現(xiàn),這大大提高了它們的可靠性,與以往的由光子與量子點(diǎn)腔系統(tǒng)相互作用輔助的方案有很大的不同.我們的受控相位反轉(zhuǎn)門方案和量子點(diǎn)自旋的GHZ態(tài)分析可以重復(fù)進(jìn)行直到成功.這些特性使我們的方案在未來的量子通信中更加有用. 

【文章來源】：山西師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,34(04)

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

負(fù)電荷激子X-的自旋依賴躍遷示意圖(a)單邊光學(xué)

?變．2一個(gè)光子和一個(gè)量子點(diǎn)自旋之間的自避錯(cuò)受控相位反轉(zhuǎn)門利用上述過程，我們現(xiàn)在說明怎樣實(shí)現(xiàn)光子和電子自旋之間的自避錯(cuò)受控相位反轉(zhuǎn)門．假設(shè)光子和電子自旋的初始態(tài)分別是:|φ〉p=αp|Ｒ〉+βp|L〉和|ψ+〉e=αe|↑〉+βe|↓〉，這里|αp|2+|βp|2=|αe|2+|βe|2=1．光子被注入到極化光分束器1(PBS1)的入口，它透射右圓極化光子而反射左圓極化光子．右圓極化的波包|Ｒ〉將會(huì)直接穿過部分透射鏡而左圓極化波包|L〉將會(huì)穿過如圖2中虛線框所示的自避錯(cuò)單元．圖2自避錯(cuò)相位反轉(zhuǎn)門和雙光子極化Bell態(tài)分析儀的原理圖．虛線框中的部分是自避錯(cuò)單元(EＲU)．PBSi(i=1，2，3)是一個(gè)圓極化光分束器，它分別在右圓極化中傳輸光子在左圓極化中反射光子．Hi(i=1，2)是對(duì)光子的極化自由度進(jìn)行Hadamard操作?|Ｒ〉→(|Ｒ〉+|L〉)/槡2，|L?〉→(|Ｒ〉－|L〉)/槡2」的半波片．X是一個(gè)對(duì)光子執(zhí)行極化比特翻轉(zhuǎn)操作的半波片，T是一個(gè)具有透射系數(shù)為T的部分透射鏡．Fig．2Schematicfortheerror-rejectingCPFgateandtwo-photonpolarizationBellstateanalyzer．Thepartinthedashedboxisanerror-rejectingunit(EＲU)．PBSi(i=1，2，3)isacircularlypolarizedbeamsplitterwhichtransmitsthephotonintheright-circularpolarization|Ｒ〉andreflectsthephotonintheleft-circularpolarization|L〉，respectively．Hi(i=1，2)isahalf-waveplatewhichperformsHadamardoperation?|Ｒ〉→(|Ｒ〉+|L〉)/槡2，|L?〉→(|Ｒ〉－|L〉)/槡2」onthepolarizationDOFofphoton．Xisahalf-waveplatewhichperfo

域?qū)嶒?yàn)缺陷引起的錯(cuò)誤只會(huì)降低成功概率，而不會(huì)降低保真度．利用光子與量子點(diǎn)之間自避錯(cuò)的相位反轉(zhuǎn)門，我們構(gòu)造了光子量子點(diǎn)的Bell態(tài)分析器，它可以在自避錯(cuò)模式下工作．圖3實(shí)線和虛線分別是無回收程序的相位反轉(zhuǎn)門的成功概率與g/κ的函數(shù)關(guān)系，當(dāng)κs=0．2κ和κs=0．1κ．這里取ω=ωc=ωX－，γ=0．1κ，這些在實(shí)驗(yàn)上可以實(shí)現(xiàn)．Fig．3ThesolidlineandthedashedlinearesuccessprobabilitiesoftheCPFgatewithoutrecyclingprocedurevsg/κforκs=0.1κandκs=0．2κ，respectively．γ=0．1κ，whichisexperimentallyachievable，andω=ωc=ωX－aretakenhere．當(dāng)利用理想單光子探測(cè)器，即使在幾乎真實(shí)的條件下，單光子探測(cè)器的未響應(yīng)也標(biāo)志著具有魯棒保真度的相位反轉(zhuǎn)門的成功，這對(duì)于光子量子比特的Bell態(tài)分析至關(guān)重要．探測(cè)器D探測(cè)到右圓偏振的一個(gè)光子的概率是ξ5=T2(11)它等于無回收程序的相位反轉(zhuǎn)門的成功概率．在自避錯(cuò)相位反轉(zhuǎn)門過程中，單光子探測(cè)器D的響應(yīng)表明相位反轉(zhuǎn)門失敗．如公式(5)所示，當(dāng)圖2中的單光子探測(cè)器響應(yīng)時(shí)，量子點(diǎn)自旋被投射到|ψ+〉狀態(tài)，這與量子點(diǎn)自旋的初始狀態(tài)完全相同．發(fā)生這種情況的概率為ξf=D2(12)我們可以輸入另一個(gè)處于|?〉p狀態(tài)的光子，重復(fù)相同的步驟，直到探測(cè)器沒有探測(cè)到光子．這一過程可能最終將量子點(diǎn)-光子系統(tǒng)投射到所需的態(tài)|ψ〉3，從而使相位反轉(zhuǎn)門的成功概率更高．當(dāng)使用一個(gè)每秒產(chǎn)生10000個(gè)單光子的高效單光子源時(shí)［40］，我們可以在短時(shí)間內(nèi)完成該方案．考慮到回收過程，自避錯(cuò)相位反轉(zhuǎn)門的總成功概率ξt為ξt=T2·1－D2n1－D2(13)同樣地，根據(jù)方程(10)，我們得到了光子的Bell態(tài)分析成功概


本文編號(hào)：3211714