Complex multiqubit optical quantum logic gates
Project goals
Quantum logic gates represent essential building blocks of quantum information processing devices. We will experimentally demonstrate and characterize three advanced multiqubit linear optical quantum gates and we will experimentally test their functionality in applications in quantum metrology and quantum decoherence suppression. In particular, we aim to implement a three-qubit controlled-controlled-phase gate with an arbitrary phase shift, a three-qubit quantum Fredkin gate (controlled SWAP gate), and a four qubit controlled-controlled-controlled-Z gate. We will encode two qubits into a single photon by exploiting two different degrees of freedom: polarization and a path in an interferometer. The gates will be implemented by a combination of single- photon and two-photon interference in inherently stable multiport optical interferometers formed by calcite beam displacers. Applications of these multiqubit quantum gates for quantum information processing will be investigated and experimentally tested.
Keywords
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 20 (SGA0201600001)
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
16-17314S
Alternative language
Project name in Czech
Komplexní multiqubitová optická kvantová logická hradla
Annotation in Czech
Kvantová logická hradla představují základní stavební prvky procesorů pro kvantové zpracování informace. Cílem projektu je experimentálně demonstrovat a charakterizovat tři pokročilá multiqubitová lineárně optická kvantová logická hradla a otestovat jejich využití v aplikacích v oblasti kvantové metrologie a potlačení kvantové dekoherence. Jmenovitě bude implementované tříqubitové kontrolované-kontrolované fázové hradlo s libovolným fázovým posuvem, kvantové Fredkinovo hradlo (tj. kontrolované SWAP hradlo) a čtyřqubitové kontrolované-kontrolované-kontrolované-Z hradlo. Bude využito dvou stupňů volnosti - polarizace a dráhy v interferometru – k zakódování dvou kvantových bitů do stavu jednoho fotonu. Hradla budou implementovaná pomocí kombinace jedno- a dvoufotonové interference v inherentně stabilních interferometrech tvořených anizotropními kalcitovými hranoly. Budou zkoumané a experimentálně testované aplikace těchto multiqubitových hradel pro kvantové zpracování informace.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
Project objectives concerning the research on novel complex multiqubit quantum optical gates, in accordance with the project plans, were reached in all activities (6 papers with IF). New knowledge on multiqubit gates (4 qubit CCCZ, 3-qubit Fredkin CCPhase gates), together with quantum correlations, has been obtained, representing the progress in quantum information processing.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2016
Realization period - end
Dec 31, 2018
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 26, 2018
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP19-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Jun 12, 2019
Finance
Total approved costs
7,456 thou. CZK
Public financial support
5,875 thou. CZK
Other public sources
1,581 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
7 456 CZK thou.
Public support
5 875 CZK thou.
78%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BH - Optics, masers and lasers
Solution period
01. 01. 2016 - 31. 12. 2018