16:17 2024-02-07
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Porți cuantice în mod spațial de înaltă fidelitate activate de rețele neuronale difractive
_ Porți cuantice în mod spațial de înaltă fidelitate activate de rețele neuronale difractive
Porțile cuantice de încredere sunt componenta fundamentală a procesării informațiilor cuantice. Cu toate acestea, realizarea de transformări unitare de dimensiuni înalte într-o manieră scalabilă și compactă cu fidelități ultraînalte rămâne o mare provocare.
Pentru a aborda această problemă, oamenii de știință din China prezintă utilizarea rețelelor neuronale de difracție profundă (D2NN) pentru a construi o serie de porți cuantice de dimensiuni înalte, care sunt codificate de modurile spațiale ale fotonilor. Această lucrare, publicată în Light: Science & Applications, oferă o nouă paradigmă pentru proiectarea porților cuantice folosind învățarea profundă.
Calculul cuantic deține promisiunea de a transforma metodologiile noastre de procesare a informațiilor și, în esență, logica cuantică de încredere. porțile joacă un rol esențial în procesarea informațiilor cuantice.
Deși au fost demonstrate diferite tipuri de porți cuantice, porțile cuantice fotonice sunt în mod natural compatibile cu comunicațiile cuantice și au atras un interes considerabil în domeniul informațiilor cuantice.
Infinitatea intrinsecă de baze ortogonale în modurile spațiale ale fotonilor oferă un alfabet extins de codare, încurajând creativitatea în procesarea informațiilor cuantice cu dimensiuni înalte. Cu toate acestea, realizarea de transformări unitare de dimensiuni înalte într-un mod precis, scalabil și compact, cu fidelități ultraînalte, rămâne o provocare semnificativă.
O echipă de oameni de știință, condusă de profesorul Jian Wang de la Laboratorul Național de Optoelectronică din Wuhan și Școala de Informații optice și electronice, Universitatea de Știință și Tehnologie Huazhong, China, Laboratorul Optic Valley, China și colegii de muncă au demonstrat utilizarea rețelelor neuronale de difracție profundă (D2NN) pentru a construi o serie de porți cuantice cu dimensiuni înalte, care sunt codificate de modurile spațiale ale fotonilor.
Au implementat toate porțile X tridimensionale și porțile Hadamard codificate de trei moduri Laguerre-Gauss. Porțile prezintă fidelități ultraînalte de până la 99,4(3)%, așa cum este caracterizată prin tomografie cuantică. Ei adoptă, de asemenea, o metodă unică de codare pentru a codifica doi biți de informații, utilizând patru moduri de moment unghiular orbital (OAM) ale unui singur foton.
Cu această metodă, au realizat schimbul de direcție de rotație a frontului de undă a OAM. (semnul modului) conform ordinelor modului lor. Matricea de proces reconstruită a acestei porți controlate-NOT are o fidelitate de 99,6(2)%, iar această poartă de înaltă fidelitate permite calcule cuantice fiabile.
Ei au demonstrat, de asemenea, aplicabilitatea acestei abordări prin implementarea cu succes a Algoritmul Deutsch, care implică realizarea întregului circuit cuantic de 2 qubiți pe baza configurației lor experimentale. Această demonstrație validează potențialul de a efectua operații complexe sau chiar circuite cuantice.
Demonstrațiile experimentale ale tuturor porților menționate anterior prezintă avantajele amprentei mici, scalabilitate mare și robustețe la diferite moduri de bază. Mai mult, pe baza dispozitivului de modulație de fază reconfigurabil, această implementare este propice implementării inteligente, care prezintă un potențial extraordinar în realizarea protocoalelor automate pentru a realiza operațiunile dorite sau pentru a optimiza performanța experimentală.
Pentru a oferi linii directoare pentru experimente, au analizat relația dintre performanța porții cuantice și diferiți parametri, inclusiv pierderea și caracteristicile modulatorului spațial de lumină. În plus, au efectuat o analiză comparativă a performanței porții D2NN cu abordarea tradițională de potrivire a frontului de undă, ceea ce a condus la concluzia că abordarea noastră îmbunătățește semnificativ vizibilitatea la un cost mic al pierderii de energie.
Comentarii:
Adauga Comentariu