Universal Classical Optical Computing Inspired by Quantum Information Process

doi:10.1002/andp.202200360

Universal Classical Optical Computing Inspired by Quantum Information Process

2022-10-31

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DOI：10.1002/andp.202200360

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摘要近年来，量子计算引起了广泛关注，因为它被认为能够比传统计算方法更显著地解决某些问题。理论上，这种进步可以通过通用门集中的量子算子网络实现，其中著名的例子是由量子控制非门和单量子比特门构成的系统。然而，实现能够执行实用量子计算的设备颇具挑战性。这是因为它需要一个具有长相干时间和良好控制的可扩展量子比特系统，这对大多数当前平台而言要求严苛。本文证明，基于相对稳定的系统——经典光学系统——的信息处理可以被视为通用量子计算的类比。通过利用经典光束的偏振态编码信息，我们提出了对应通用门集的光学计算元件，并理论上阐述了它们的组合如何实现一般信息处理。以二量子比特处理器为类比实例，实验验证了该方案的可行性。考虑到光学系统在可靠且低能耗计算方面的潜力，研究结果为高质量、高效率的先进信息处理开辟了新途径。

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