타임빈 인코딩

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타임빈 인코딩은 양자 정보 과학에서 광자에 대한 정보의 qubit을 인코딩하기 위해 사용되는 기법이다.양자정보과학은 큐빗을 고전 컴퓨팅의 비트들과 유사한 기본 자원으로 사용한다.Qubits는 어떤 2-레벨 양자역학 시스템이다; 많은 다른 물리적인 Qubit의 구현이 있는데, 그 중 하나는 타임빈 부호화다.

타임빈 부호화 기술은 디코퍼레이션에 대해 매우 강력하지만, 다른 쿼트들 사이에 쉬운 상호작용을 허용하지 않는다.이와 같이 양자 계산보다 양자 통신(양자 순간이동, 양자키 분포 등)에 훨씬 유용하다.

타임빈으로 인코딩된 쿼빗

타임빈 인코딩은 여기에 검은색으로 표시된 마하-젠더 간섭계(MZ)를 통해 1개의 포톤을 통과시켜 이루어진다.왼쪽에서 오는 광자는 두 개의 경로 중 하나를 통해 안내된다(파란색과 빨간색으로 표시됨). 안내자는 광섬유에 의해 또는 거울과 편광 큐브를 사용하여 자유 공간에서 간단히 만들 수 있다.두 길 중 하나가 다른 길보다 길다.경로 길이의 차이는 광자의 일관성 길이보다 길어야 취해진 경로를 명확하게 구별할 수 있다.간섭계는 안정된 위상을 유지해야 하는데, 이는 경로 길이 차이가 실험 중 빛의 파장보다 훨씬 적게 달라져야 한다는 것을 의미한다.이를 위해서는 일반적으로 능동적인 온도 안정화가 필요하다.

광자가 짧은 경로를 택하면 상태 ${\displaystyle 0\mathrm{}}$⟩ ${\displaystyle 0\rangele},$긴 경로를 택하면 상태 ${\displaystyle 1\mathrm{}}$ $⟩$ {\$displaystyle 1\rangele}$이라고 한다$.$ 광자가 어느 경로를 택할 확률을 0이 아닌 경우, 두 상태의 일관된 중첩에 있다.

$\displaystyle \rangele =\put 0\rangele +\put 1\rangele ,\,}$

가능한 두 상태의 이러한 일관성 있는 상상을 쿼트라고 하며 양자정보과학의 기본 성분이다.

일반적으로 광자가 두 경로 사이에서 얻는 위상(예를 들어 섬유질 스트레칭)을 변화시키기는 쉽지만, 따라서 고정되는 진폭(일반적으로 50%)을 변화시키기는 훨씬 어렵다.생성된 Qubit은 다음과 같다.

${\displaystyle \rangele ={\frac {0\rangele +e^{i\phi } 1\rangele }{\sqrt{2}},}}$

모든 가능한 쿼트 중 일부만 커버할 수 있다.

{ ${\displaystyle 0\mathrm{}}$ ${\displaystyle ⟩}$ ${\displaystyle 0\rangele$ $\},$ ${\displaystyle 1\mathrm{}}$ ${\displaystyle ⟩}$ ${\displaystyle 1\rangele }$ $\}$ 기준으로 광자의 도착 시간을 측정하여 측정한다.다른 베이스에서의 측정은 광자가 측정하기 전에 두 번째 MZ를 통과하도록 함으로써 달성될 수 있지만, 상태 준비와 유사하게 가능한 측정 설정은 가능한 쿼비트 측정의 작은 부분 집합으로만 제한된다.

탈착성

타임빈 퀘빗은 탈극화나 양극화 모드 분산을 겪지 않아 양극화 부호화보다 광섬유 애플리케이션에 더 적합하다.광자의 부재가 허용 상태에 해당하지 않기 때문에 광자 손실은 쉽게 감지할 수 있어 광자 번호 기반 인코딩보다 적합하다.

참조

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