[发明专利]量子计算装置及光子量子逻辑门的实现方法

权利要求书

1.一种光子量子逻辑门的实现方法，其特征在于，包括：

量子计算装置接收输入的激光以使四能级量子点的量子态为双激子态，所述量子计算装置包括所述四能级量子点和与所述四能级量子点耦合的光学微谐振腔，所述激光的频率等于所述四能级量子点的真空态跃迁至所述双激子态所需的频率的一半；所述四能级量子点包括所述双激子态、单激子态和所述真空态，所述单激子态包括第一单激子态和第二单激子态，所述第一单激子态和所述第二单激子态的能量均等于ω_X，所述双激子态的能量等于ω_B＝2ω_X-χ，其中χ为双激子结合能，所述真空态的能量等于0；所述光学微谐振腔包括第一模式和第二模式，所述第一模式与所述第二模式相互正交，且所述第一模式与所述第二模式的共振频率均等于ω_X-χ；所述双激子态向所述第一单激子态之间的跃迁以及所述第一单激子态向所述真空态之间的跃迁均与所述第一模式耦合且耦合强度为a、所述双激子态向第二单激子态之间的跃迁以及所述第二单激子态向所述真空态之间的跃迁均与所述第二模式耦合且耦合强度为b，a和b均大于0且a等于b；

在所述四能级量子点从所述双激子态跃迁到单激子态的情况下，所述量子计算装置依次接收输入的第一单光子脉冲、第二单光子脉冲和第三单光子脉冲，所述第一单光子脉冲和所述第三单光子脉冲的频率等于所述双激子态跃迁至所述单激子态所需的频率，所述第二单光子脉冲的频率与所述第三单光子脉冲的频率相差频率阈值Γ，所述第一单光子脉冲、所述第二单光子脉冲和所述第三单光子脉冲均以所述第一模式和所述第二模式编码的量子比特。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述量子计算装置依次接收输入的第一单光子脉冲、第二单光子脉冲和第三单光子脉冲，包括：

所述量子计算装置在预设时间点开始依次接收输入的所述第一单光子脉冲、所述第二单光子脉冲和所述第三单光子脉冲，所述预设时间点与所述激光输入的起始时间的差值与所述双激子态的能级寿命的5倍的差值小于预设阈值。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双激子态与所述第一单激子态的跃迁所吸收或发射的光子为水平偏振，所述双激子态与所述第二单激子态的跃迁所吸收或发射的光子为垂直偏振；

所述第一模式为水平偏振，所述第二模式为垂直偏振。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双激子态与所述第一单激子态的跃迁所吸收或发射的光子为水平偏振，所述双激子态与所述第二单激子态的跃迁所吸收或发射的光子为垂直偏振；

所述第一模式为水平偏振，所述第二模式为垂直偏振。

5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述四能级量子点采用自组织生长的半导体量子点，或者为单层的过渡金属硫化物二维材料量子点。

6.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述光学微谐振腔包括光子晶体微腔、微柱型光学谐振腔、微盘型光学谐振腔和微环型光学谐振腔中的一种。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述光学微谐振腔包括光子晶体微腔、微柱型光学谐振腔、微盘型光学谐振腔和微环型光学谐振腔中的一种。