circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

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  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

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    H H1H2

    H = H1 H2

    H1 H2

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    |0i |1i H

    {|0i1 |0i2 , |0i1 |1i2 , |1i1 |0i2 , |1i1 |1i2}

    |iH

    |i =1X

    i,j=0

    cij |ii1 |ji2

    |i =Xi,j

    cij |iji .

    |i1 H1|i2 H2

    |1i = 1p2

    (|01i + |11i)

    |1i = 1p2

    (|0i + |1i) |1i .

    |2i = 1p2

    (|00i + |11i)

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    SA B O

    x

    y

    z

    B A

    A B

    12

    |i = 1p2

    (|01i |10i),

    |0i |1iz +1

    1

    z

    (A)z = +1 |01i

    (B)z = 1

    |i = 1p2

    (|+i |+i),

    |+

    i= 1p

    2(|0

    i+ |1

    i) |

    i= 1p

    2(|0

    i |1

    i)

    x x +1 1(A)x = +1

    (B)x = 1 x z

    [x,z] = i~y

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    0 1

    n 2n

    12 |0i |1i

    |i = |0i+ |1i ,

    ||2+||2

    = 1 {|0i , |1i}

    |i = cos 2

    |0i + ei sin 2

    |1i ,

    0

    0

    2

    =Xi

    pi |ii hi| .

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    = |i h| T r = T r(2) = 1T r = 1 T r(2) < 1

    =

    ||2

    ||2

    .

    AB =

    0BB@

    0 0 0 00 12 12 00 12 12 00 0 0 0

    1CCA .

    AB =Xi

    pi |aiiA hai|A |biiB hbi|B Xi

    piAi Bi .

    U U = U1 0

    U

    0 = UU

    .

    |i =r

    1 + z

    2|0i + x + iyp

    2(1 + z)|1i

    n

    U(n, ) = ei

    2n~.

    x

    x

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    _

    x

    y

    z

    1

    0

    n

    n n

    |i =2n1Xi=0

    ci |ii ,

    2n1Xi=0

    |ci|2

    = 1

    n = 2 |i

    |i = c0 |1i+ c1 |2i + c2 |2i + c3 |3i = c00 |00i + c01 |01i + c10 |10i + c11 |11i .

    2n

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    2n

    n

    2n2n2 2 4 4

    H =1

    p2 1 1

    1 1 .

    {|0i , |1i}{|+i , |i}

    H|0i = 1p2

    (|0i + |1i) |+i ,

    H|1i = 1p2

    (|0i |1i) |i .

    H2 = I (H) = H H

    {|+i , |i} {|0i , |1i} .

    Rz() =

    1 00 ei

    .

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    12/23

    |0i ei|1

    i |i

    z

    2

    |1i |0i

    |1i

    |00i =

    2664

    1000

    3775 , |01i =

    2664

    0100

    3775 ,

    |10i =

    2664

    0010

    3775 , |11i =

    2664

    0001

    3775 ,

    4

    4

    CNOT =

    2664

    1 0 0 00 1 0 00 0 0 10 0 1 0

    3775 .

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

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    (CNOT)2 = I

    CNOT( |0i + |1i) |0i = |00i + |11i ,

    |0i |1i

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

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  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

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    |i

    |i = |Hi + |Vi ,

    |Hi |Vi

    x2 =

    4

    |i = |1it1 + ei |1it2 ,

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    16/23

    nf nc

    max c = arcsinncnf

    OUT1

    Interactionlength

    IN1IN2

    OUT2

    i

    i

    i l

    16 m 3.5 m

    16 m

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    17/23

    T0

    VA

    C1

    T1

    VB

    C0

    1/2

    1/3

    1/3

    1/3

    1/2

    1/2 1/3

    1/2 = 0.4 0.6

    3/2 = 0.27 0.4

    |0iC |0iT |0iC |1iT|1iC |0iT |1iC |1iT

    |0iC 98.5%94.3 0.2%

    T0 T1

    |11iT0T1 ! (|20iT0T1 |02iT0T1)/p

    2,

    VB C1VB C1 VB C1

    T0 T1T0 T1

    |20i |02i92%

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    18/23

    .

    .

    .

    .

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Input Oupu

    t

    P

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Outpu

    t

    P

    Input

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Input Oupu

    t

    P

    00

    01

    10

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Input Oupu

    t

    P

    00

    01

    10

    11

    00

    01

    10

    11

    11

    00

    01

    10

    11

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Input Oupu

    t

    0,2

    0,4

    0,6

    0,8

    1,0

    00

    01

    10

    11

    Input Oupu

    t

    P

    00

    01

    10

    11

    00

    01

    10

    11

    HHHA B C

    | |

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    19/23

    > 1 nm

    DL

    WP

    PBS

    IF

    PC

    SMF

    CNOT

    INC

    OUTC

    OUTT

    SPCMMMFWP

    PBS

    INT

    PPDC1 PPDC3

    PPDC2

    WPC

    C

    |

    |

    |

    |

    |

    |

    |

    ||

    ||

    |

    |

    |

    |

    |

    = 806nm

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    20/23

    TH = 0 TV =23

    TH =13 TV = 1

    |0iC = |ViC |1iC = |HiC |0iT = |AiT |1iT = |DiT |Ai = 1p2(|Hi+ |Vi)|Di = 1p

    2(|Hi |Vi)

    . . .

    1

    0.75

    0.5

    0.25

    0

    1

    0.75

    0.5

    0.25

    OutputOutput

    Input

    Input

    +

    +

    +

    +0

    1

    100

    +1

    +1

    +0

    +0

    1

    0.75

    0.5

    0.25

    0

    0

    0.25

    0.5

    |11

    |11

    |10

    |10

    |01

    |01

    |00

    |11|10

    |01|00

    |00

    |11|10

    |01|00

    |+iC |0iT+

    |0iC |0iT |0iC |1iT|1iC |0iT |1iC |1iT94.0 0.4%

    |iC |0iT , |iC |1iT|i = 1p

    2(|0i |1i)

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    21/23

    |i = 1p2

    (|0iC |0iT|1iC |1iT |i = 1p2(|0iC |1iT|1iC |0iT91.2 0.5%

    87.7 0.7%

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    22/23

  • 7/29/2019 Circuiti ottici integrati per l'informazione quantistica

    23/23

    a