Optik kuantum kapıları kullanarak w durumlarını birleştirme

Bu çalışmada, kuantum dinamiklerini temel alan bilgi işleme fikirlerine yol açan tarihsel gelişmelerden bahsettikten sonra kubit ve kuantum kapıları(Toffoli kapısı ve cNOT kapısı) için temel matematiksel ifadeler oluşturacağız. Bunun için fotonların polarizasyon durumlarının süperpozesi ve bunların sadece kubitlere bağlı olduğu için kuantum sistemlerini tanımlayan durum matrislerinden bahsedeceğiz. Kuantum bilgi işleme konusundaki temel teoremlerden olan ve bilgi çalmak için herhangi bir kuantum durumunu klonlayan bir operatörün olmadığını gösteren no-cloning teoremi hakkında konuşacağız. Aynı zamanda, bir örnekle, kuantum sistemlerinin çevreden izole edilmesi gerektiğinden bahsedeceğiz. Sonraki bölümde, kuantum Toffoli ve cNOT kapılarını inceleyerek kuantum bilgi işleminin geri döndürülebilirliği hakkında konuşacağız. Deutsch algoritması ve Grover arama algoritması gibi ünlü örnekleri göstererek, kuantum bilgi işleminin klasik bilgi işlemlerinden daha avantajlı olduğunu vurgulayacağız. Son olarak, fotonik W durumlarını birleştirmek için kullanılan optik ağların kurulumuna odaklanacağız ki bu çalışmanın ana konusu. Bu amaçla, optik ağlar kullanan önceki çalışmaları inceleyeceğiz, ve ardından iki W durumunu birleştiren iki yöntem öne süreceğiz. İlk önermede iki tane sıralı Toffoli kapısı ve temel füzyon kapısı varken ikinci önermede bir Toffoli, bir cNOT ve temel füzyon kapısı bulunur. Tasarımlarımızın bugünkü fotonik teknolojiyle daha anlaşılabilir olduğunu göstermek için bazı teorik ve deneysel verileri kullanacağız. W durumlarının kendilerine has süperpozelerini vurgulayarak büyük ölçekli W durumları oluşturmanın neden önemli olduğundan bahsedeceğiz.