任意の2キュービット処理を実行する大規模シリコン量子フォトニクス

フォトニクスは、普遍的な量子情報処理を実行するのに有望なプラットフォームである。その主な課題には、線形光学部品でできた大規模回路の正確な制御や、光子のエンタングル操作の効果的な実行がある。我々は、大規模シリコンフォトニック回路を使って、量子演算子線形結合スキームを拡張して実行することによって、完全にプログラム可能な2キュービット量子プロセッサーを実現し、光学系で普遍的な2キュービット量子情報処理を可能にしている。この量子プロセッサーは、成熟したCMOS互換処理で製造され、200を超えるフォトニック部品でできている。我々は、このデバイスをプログラムして、98の異なる2キュービットユニタリー演算（平均量子プロセス忠実度93.2 ± 4.5％）、2キュービット量子近似最適化アルゴリズム、Szegedy有向量子ウォークの効率的なシミュレーションを実行した。今回の結果によって、将来のフォトニック量子プロセッサーへの、シリコンフォトニクスによる線形結合アーキテクチャーのさらなる使用が促進される。