8、量子计算中的光子干涉与超导回路技术解析

量子计算中的光子干涉与超导回路技术解析

1. 双光子量子干涉

双光子量子干涉，也被称为洪 - 欧 - 曼德尔效应，由罗切斯特大学的物理学家钟启鸿、欧泽宇和伦纳德·曼德尔于1987年证实。当两个相同的单光子进入一个1:1分束器时，就会出现这种效应。这里的1:1意味着光子有50:50的概率被反射或透射。在理想条件下：
- 当光子的时间重叠完美（即它们同时到达分束器）时，两个光子总是会以相同的输出模式一起离开分束器。
- 如果光子变得更易区分，它们到达不同探测器的概率将会增加。
- 干涉仪是一种将两个或多个光源合并以产生干涉图案的仪器，可用于精确测量带宽、路径长度和时间。

需要注意的是，双光子干涉依赖于光子的存在，经典光学无法完全解释这一现象。该效应为线性光学量子计算中的逻辑门提供了基本的物理机制。

以下是双光子干涉的可能结果：
| 顶部 | 底部 |
| ---- | ---- |
| 反射 | 透射 |
| 透射 | 透射 |
| 反射 | 反射 |
| 透射 | 反射 |

在物理学中，费曼规则指出，由于分束器不记录光子的状态（它不是测量设备），我们必须将所有可能的状态（路径）相加来计算其概率振幅。在量子力学中，这个值的模平方代表特定结果的概率。此外，从分束器底部反射会引入一个相对相移π，对应于叠加中相关项的因子 -1（这意味着选项3和4必须从概率振幅中减去），这是由分束器量子态的可逆性所要求的。

量子力学认为，量子系统的状态由一个概率振幅向量描述，所有可能性的总和必须为1。这一观点由德国物理学家马克斯·玻恩（1882 - 1970）提出，他在量子力学的