Advanced linear-optical gates for quantum communications networks
Project goals
This project focuses on theoretical and experimental research on three quantum-communications gates using linear optics and individual photons as information carriers. Each of these gates implements crucial functions allowing for future development of quantum communications networks. Conceptual schemes of these gates are based on our original ideas. The first gate is a quantum router. Depending on the state of the control qubit, the signal qubit is steered to the first or second output port of the router, alternatively also coherently to both outputs. The second gate implements a single-qubit quantum amplifier. This device suppresses the vacuum component in the input superposition of single qubit and vacuum. We plan on testing this device to demonstrate its benefits over previously proposed alternative schemes. The third experiment involves construction of a programmable controlled-phase gate. In contrast to previous implementations with parameters given by the setting of optical setup parameters of our gate are given by the state of a program qubit.
Keywords
linear opticsquantum gatesquantum communicationsquantum communications networksamplifierrouter
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 21 (SGA0201700001)
Main participants
Univerzita Palackého v Olomouci / Přírodovědecká fakulta
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
17-10003S
Alternative language
Project name in Czech
Pokročilá lineárně-optická hradla pro kvantové komunikační sítě
Annotation in Czech
V rámci projektu provedeme teoretický a experimentální výzkum tří kvantově-komunikačních hradel založených na lineární optice a jednotlivých fotonech jako nosičích informace. Každé ze tří hradel implementuje klíčové funkce, které umožní další rozvoj kvantových komunikačních sítí. Všechna tři hradla vycházejí z našich původních návrhů. Prvním hradlem je kvantový směrovač. V závislosti na stavu tzv. kontrolního qubitu je signální qubit odeslán na jeden ze dvou výstupních kanálů, případně ale také koherentně na oba výstupy současně. Druhé hradlo implementuje kvantový zesilovač pro jednotlivé fotony. Jedná se schéma, které umožní potlačit vakuový člen v superpozici fotonového qubitu a vakua. V projektu plánujeme prostřednictvím experimentální realizace ověřit přednosti našeho hradla v porovnání s předchozími návrhy. Třetím experimentem bude sestavení programovatelného hradla pro kontrolovanou změnu fáze. Oproti doposud realizovaným hradlům pro kontrolovanou změnu fáze, s parametry danými nastavením komponent, se v tomto návrhu parametry hradla nastavují pomocí programového qubitu.
Scientific branches
Completed project evaluation
Provider evaluation
U - Uspěl podle zadání (s publikovanými či patentovanými výsledky atd.)
Project results evaluation
The project team accomplished all main objectives. Collaborations with laboratories abroad were developed. The project contributed to improvement of research skills of three PhD students. Project results were successfully presented and disseminated at conferences. Eight published papers in impacted international scientific journals are excellent outcomes of the project.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2017
Realization period - end
Dec 31, 2019
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 3, 2019
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP20-GA0-GA-U/02:1
Data delivery date
Jul 23, 2020
Finance
Total approved costs
5,436 thou. CZK
Public financial support
4,212 thou. CZK
Other public sources
1,224 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
5 436 CZK thou.
Public support
4 212 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
BH - Optics, masers and lasers
Solution period
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019