Abstract
The paper is devoted to simulation of interactions in the system of two symmetrical slab optical waveguides, that guide exactly two guided modes with the aim to use the directional coupler as a switcher for CNOT gate in the waveguide model of quantum-like computations. The coupling mode theory is used to solve the system of Maxwell equations. The asymptotic analysis is applied to simplify the system of differential equations, so an approximate analytic solution can be found. The solution obtained is used for the quick directional coupler parameters adjusting algorithm, so the power exchange in the system occurs as that of correctly working CNOT-gate switcher. Moreover, the finite difference method is used to solve the stricter system of equations, that additionally takes into account the process of power exchange between different order guided modes, so the computational error of the device can be estimated. It was obtained, that the possible size of the device may not exceed 1 mm in the largest dimension, while the computational error does not exceed 3%.
Highlights
Quantum Computations with Transverse Modes of an Optical Field Propagating in Waveguides // Chinese Physics Letters. 2003
The paper is devoted to simulation of interactions in the system of two symmetrical slab optical waveguides, that guide exactly two guided modes with the aim to use the directional coupler as a switcher for CNOT gate in the waveguide model of quantum-like computations
The coupling mode theory is used to solve the system of Maxwell equations
Summary
Задача о создании квантового компьютера имеет достаточно важное значение. Достижение успеха в этой области позволят решить ряд вычислительных задач с экспоненциальным или квадратичным ускорением по времени по сравнению с классическим компьютером. Модель оптических квантовых вычислений представляет собой одно из возможных решений благодаря слабости взаимодействия между фотонами, что, однако, является и её недостатком, поскольку приводит к необходимости использования нелинейного взаимодействия между фотонами. Получаемые в такой модели вычислений либо являются вероятностными с вероятностью успеха, не превышающей 1/9, либо требуют дополнительных бит анцилл для увеличения этой вероятности, что в обоих случаях приводит к слабой масштабируемости данной схемы. Альтернативный подход заключается в том, чтобы использовать нелинейное оптическое взаимодействие, такое как эффект Керра напрямую, что увеличивает вероятность правильного срабатывания вентиля, но ценой увеличения длины оптических путей из-за его слабого характера, что является потенциальным источником высоких вычислительных ошибок [6]. Преимуществом реализации квантовых битов с помощью двумодовых волноводов является увеличение интенсивности нелинейного оптического взаимодействия, используемого для вычислительных операций, благодаря более высокой концентрации излучения внутри волновода. Что идея кодирования кубитов модами применима не только в волноводах, но и в квантовых каналах в свободном пространстве, где используются моды гауссова пучка [8]
Sign-in/Register to view highlights & summary Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Zhurnal Srednevolzhskogo Matematicheskogo Obshchestva
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
