1 上海大学理学院物理系 上海 200444
2 苏州大学光电科学与工程学院 苏州纳米科技协同创新中心 江苏 苏州 215006
3 江苏省先进光学制造技术重点实验室 教育部现代光学技术重点实验室 江苏 苏州 215006
4 苏州大学数码激光成像与显示教育部工程研究中心 江苏 苏州 215006
5 上海市星系与宇宙学半解析研究重点实验室 上海 200234
量子逻辑门是实现量子计算的基本组件之一,而高保真度和高鲁棒性是量子逻辑门必不可少的关键性质。在实现量子逻辑门的各种方法中,利用几何相位的全局特性来构造量子逻辑门是一个有效的方法,它可以对一些局域扰动有比较好的容错性。本文在非绝热几何量子计算的框架下,在三能级系统中构造出了任意的单比特量子逻辑门,并创建出在实验中方便实现的脉冲形式。本文进一步研究了量子系统中存在频率失谐和脉冲振幅偏差的情况,并考虑量子系统与环境之间的退相干效应,以设计出具有更好鲁棒性能的脉冲波形。
量子比特 量子逻辑门 几何相位 几何量子计算 脉冲设计 qubit quantum gate geometric phase geometric quantum computation pulse designing 量子光学学报
2023, 29(2): 020401
光子学报
2022, 51(11): 1114005
1 北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室，北京 100876
2 国网信息通信产业集团安徽继远软件有限公司，安徽 合肥 230088
3 国网湖北省电力有限公司信息通信公司，湖北 武汉 430000
为提高光通信系统的物理层安全性能，设计并实现了一种基于双驱马赫-曾德尔调制器的加密调制一体化方案，该方案利用双驱马赫-曾德尔调制器中的矢量调制机制对明文和密钥在光域中进行异或加密操作，同时实现了加密和调制的功能复用。阐述了所提方案的基本工作原理和提升加密信号消光比的优化过程，并基于所提方案成功研制了加密调制一体化发射样机。实验结果表明，所提方案可以对传输速度为32 Gb/s的信号实现调制和加密，且信号消光比高达13.2 dB。仿真结果表明，在不同传输距离下，所提方案的接收信号消光比相比普通通断键控（OOK）系统有明显的提升。
光通信 信息安全传输 加密调制一体化 双驱马赫-曾德尔调制器 异或逻辑门加密 高消光比 光学学报
2022, 42(14): 1406001
由于贝尔态测量是量子信息处理的前提,因此提出了一种针对贝尔态的非破坏性测量方案。在该方案中,将奇偶校验门作为关键器件,利用奇偶校验门不改变输入光子状态的特性实现了C-NOT门和Toffoli门。然后,将Toffoli门和Hadamard门结合实现了对4种贝尔态的确定性测量。所提方案可用于双光子纠缠态测量,并可推广到三光子纠缠态的应用场景中,为贝尔态测量与量子信息处理提供了新的思路。
量子光学 量子信息与处理 贝尔态测量 奇偶校验门 量子逻辑门 光学学报
2021, 41(20): 2027002
南京邮电大学电子与光学工程学院、微电子学院, 江苏 南京 210023
在完整的二维正方晶格硅光子晶体中引入线缺陷波导,采用四个输入端口和三个输出端口,提出了一种基于光子晶体的太赫兹波4-2编码器。利用平面波展开法和时域有限差分法分析研究了该编码器的性能。仿真结果表明,该方案可以在251~252 μm波长范围内实现对比度不低于13.27 dB(最高达到18.02 dB),响应时间为ps量级的太赫兹波4-2编码器。该编码器具有尺寸小、结构简单、对比度高、响应速度快等优点,在未来太赫兹波通信中具有广阔的应用前景。
太赫兹技术 编码器 光子晶体 逻辑门 中国激光
2021, 48(20): 2014002
基于外部光反馈注入垂直腔面发射激光器(VCSEL)的混沌偏振系统以及线性电光调制理论,提出了一种可重构的光电混沌逻辑门实现方案,并给出了具体的物理模型。首先,通过计算确定VCSEL输出光为混沌态时的参数空间,如外加电场、光反馈强度。然后,将外加电场调制为门控因子,光反馈强度调制为逻辑输入,逻辑输出采用阈值机制进行解调。当逻辑输入与门控因子满足不同逻辑运算关系时,系统就能灵活切换不同的混沌逻辑门,如AND、NAND、OR、NOR、XOR和XNOR。
光通信 垂直腔面发射激光器 混沌 逻辑门 中国激光
2020, 47(12): 1206003
1 兰州交通大学电子与信息工程学院, 甘肃 兰州 730070
2 兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室, 甘肃 兰州 730070
基于线性干涉效应和环形谐振器,提出了一种二维光子晶体全光逻辑门的设计方法。通过在环形腔中引入光程差,产生相应的相位差,从而导致光波发生相长干涉或相消干涉,实现了或、与、异或、非、或非和与非等光学逻辑门。利用平面波展开法和时域有限差分法对逻辑器件进行模拟分析,对逻辑功能进行验证,结果表明:所设计的器件不仅物理尺寸小,而且透射率、对比度高,响应周期快,均在218 fs以内,在集成光学领域具有潜在的应用前景。
光学器件 全光逻辑门 时域有限差分法 光子晶体 激光与光电子学进展
2019, 56(18): 182301
1 中国科学院新疆理化技术研究所, 乌鲁木齐 830011
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 新疆民族语音语言信息处理实验室, 乌鲁木齐 830011
基于“导向逻辑”设计了一种应用于光通信网络的新型光信息流导向器件。采用微环谐振器作为光波导元件, 应用折射率调制机理, 实现了基于聚合物基的多功能电光逻辑门。通过改变不同端口的逻辑输入分别实现了“与/非”、“或/或非”和“同或/异或”等多种状态的光开关逻辑运算。静态仿真确定了微环谐振器的工作波长, 验证了器件具有高速率逻辑运算功能。该器件可用于大规模光学集成电路中, 实现高速光信号的调制输出。
光通信网络 导向逻辑 微环谐振器 电光逻辑门 光开关 optical communication network logic-oriented micro-ring resonator electro-optic logic gate optical switch
