Quantum logical controlled-NOT gate in a lithium niobate-on-insulator photonic quantum walk
Autor:in (Körperschaft)
Publikationsdatum
17.11.2023
Typ der Arbeit
Studiengang
Typ
01A - Beitrag in wissenschaftlicher Zeitschrift
Herausgeber:innen
Herausgeber:in (Körperschaft)
Betreuer:in
Übergeordnetes Werk
Quantum Science and Technology
Themenheft
DOI der Originalpublikation
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Reihe / Serie
Reihennummer
Jahrgang / Band
9
Ausgabe / Nummer
1
Seiten / Dauer
Patentnummer
Verlag / Herausgebende Institution
Institute of Physics Publishing
Verlagsort / Veranstaltungsort
Bristol
Auflage
Version
Programmiersprache
Abtretungsempfänger:in
Praxispartner:in/Auftraggeber:in
Zusammenfassung
The two-qubit controlled-NOT gate is one of the central entangling operations in quantum information technology. The controlled-NOT gate for single photon qubits is normally realized as a network of five individual beamsplitters on six optical modes. Quantum walks (QWs) are an alternative photonic architecture involving arrays of coupled waveguides, which have been successful for investigating condensed matter physics, however, have not yet been applied to quantum logical operations. Here, we engineer the tight-binding Hamiltonian of an array of lithium niobate-on-insulator waveguides to experimentally demonstrate the two-qubit controlled-NOT gate in a QW. We measure the two-qubit transfer matrix with 0.938 ± 0.003 fidelity, and we use the gate to generate entangled qubits with 0.945 ± 0.002 fidelity by preparing the control photon in a superposition state. Our results highlight a new application for QWs that use a compact multi-mode interaction region to realize large multi-component quantum circuits.
Schlagwörter
Quantum computing, Integrated photonics
Fachgebiet (DDC)
620 - Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Veranstaltung
Startdatum der Ausstellung
Enddatum der Ausstellung
Startdatum der Konferenz
Enddatum der Konferenz
Datum der letzten Prüfung
ISBN
ISSN
2058-9565
Sprache
Englisch
Während FHNW Zugehörigkeit erstellt
Ja
Zukunftsfelder FHNW
Publikationsstatus
Veröffentlicht
Begutachtung
Peer-Review der ganzen Publikation
Open Access-Status
Hybrid
Lizenz
Zitation
CHAPMAN, Robert J, Samuel HÄUSLER, Giovanni FINCO, Fabian KAUFMANN und Rachel GRANGE, 2023. Quantum logical controlled-NOT gate in a lithium niobate-on-insulator photonic quantum walk. Quantum Science and Technology. 17 November 2023. Bd. 9, Nr. 1. DOI 10.1088/2058-9565/ad0a48. Verfügbar unter: https://doi.org/10.26041/fhnw-7517