×
He, Ling-yan; Cao, Cong; Tong, Xin; Wang, Chuan

Quantum controlled-not gate operation and complete Bell-state analysis using hybrid quantum circuits. (English) Zbl 1284.81077

Int. J. Theor. Phys. 53, No. 1, 235-248 (2014).
Summary: Here we propose a hybrid quantum circuit for achieving the quantum controlled-not (CNOT) gate operation on a photon-spin hybrid state. The hybrid quantum circuit consists of a nitrogen-vacancy (N-V) center and microtoroidal resonator coupling system, and a single photon waveguide. We implement the complete Bell state analysis using the proposed circuit. This proposed hybrid quantum circuit could enable a high fidelity of qubit manipulation and allows the feasible with the current experimental technologies.

Cited in 4 Documents

MSC:

81P68 Quantum computation
03B05 Classical propositional logic
81P40 Quantum coherence, entanglement, quantum correlations

Keywords:

quantum controlled not gate; nitrogen vacancy centers; microtoroidal; Bell state analysis
Cite Review PDF
Full Text: DOI

References:

[1] Zheng, S. B.; Guo, G. C., No article title, Phys. Rev. Lett., 85, 2392 (2000) · doi:10.1103/PhysRevLett.85.2392
[2] Jaksch, D.; Cirac, J. I.; Zoller, P., No article title, Phys. Rev. Lett., 85, 2208 (2000) · doi:10.1103/PhysRevLett.85.2208
[3] Solano, E.; Santos, M. F.; Milman, P., No article title, Phys. Rev. A, 64 (2001) · doi:10.1103/PhysRevA.64.024304
[4] Duan, L. M.; Kimble, H. J., No article title, Phys. Rev. Lett., 92 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.92.127902
[5] Biswas, A.; Agarwal, G. S., No article title, Phys. Rev. A, 69 (2004) · doi:10.1103/PhysRevA.69.062306
[6] Zheng, S. B., No article title, Phys. Rev. Lett., 95 (2005) · doi:10.1103/PhysRevLett.95.080502
[7] Xiao, Y. F.; Lin, X. M.; Gao, J.; Yang, Y.; Han, Z. F.; Guo, G. C., No article title, Phys. Rev. A, 70 (2004) · doi:10.1103/PhysRevA.70.042314
[8] Duan, L. M.; Wang, B.; Kimble, H. J., No article title, Phys. Rev. A, 72 (2005) · doi:10.1103/PhysRevA.72.032333
[9] Sheng, Y. B.; Zhou, L., No article title, J. Opt. Soc. Am. B, Opt. Phys., 30, 678-686 (2013) · doi:10.1364/JOSAB.30.000678
[10] Ren, B. C.; Wei, H. R.; Hua, M.; Li, T.; Deng, F. G., No article title, Opt. Express, 20, 24664-24677 (2012) · doi:10.1364/OE.20.024664
[11] Ren, B. C.; Wei, H. R.; Deng, F. G., No article title, Laser Phys. Lett., 10 (2013) · doi:10.1088/1612-2011/10/9/095202
[12] Sauer, J. A.; Fortier, K. M.; Chang, M. S.; Hamley, C. D.; Chapman, M. S., No article title, Phys. Rev., 69 (2004) · doi:10.1103/PhysRevA.69.051804
[13] Walther, H.; Varcoe, B. T.H.; Englert, B. G.; Becker, T., No article title, Rep. Prog. Phys., 69, 1325-1382 (2006) · doi:10.1088/0034-4885/69/5/R02
[14] Nielsen, M.A., Chuang, I.L.: Quantum Computation and Quantum Information. Cambridge University Press, Cambridge (2000) · Zbl 1049.81015
[15] Monroe, C.; Meekhof, D. M.; King, B. E.; Itano, W. M.; Wineland, D. J., No article title, Phys. Rev. Lett., 75, 4714 (1995) · Zbl 1020.81550 · doi:10.1103/PhysRevLett.75.4714
[16] Barenco, A.; Deutsch, D.; Ekert, A.; Jozsa, R., No article title, Phys. Rev. Lett., 74, 4083 (1995) · doi:10.1103/PhysRevLett.74.4083
[17] Beenakker, C. W.J.; DiVincenzo, D. P.; Emary, C.; Kindermann, M., No article title, Phys. Rev. Lett., 93 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.93.020501
[18] Long, G. L.; Xiao, L., No article title, Phys. Rev. A, 69 (2004) · doi:10.1103/PhysRevA.69.052303
[19] Knill, E.; Laflamme, R.; Milburn, G., No article title, Nature (London), 409, 46 (2001) · doi:10.1038/35051009
[20] Schmidt-Kaler, F.; Haffner, H.; Riebe, M.; Gulde, S.; Lancaster, G. P.T.; Deuschle, T.; Becher, C.; Roos, C. F.; Eschner, J.; Blatt, R., No article title, Nature, 422, 408-411 (2003) · doi:10.1038/nature01494
[21] O’Brien, J. L.; Pryde, G. J.; White, A. G.; Ralph, T. C.; Branning, D., No article title, Nature (London), 426, 264 (2003) · doi:10.1038/nature02054
[22] Li, X. Q.; Wu, Y. W.; Steel, D.; Gammon, D.; Stievater, T. H.; Katzer, D. S.; Park, D.; Piermarocchi, C.; Sham, L. J., No article title, Science, 301, 809-811 (2003) · doi:10.1126/science.1083800
[23] Nemoto, K.; Munro, W. J., No article title, Phys. Rev. Lett., 93 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.93.250502
[24] Gasparoni, S.; Pan, J. W.; Walther, P.; Rudolph, T.; Zeiliinger, A., No article title, Phys. Rev. Lett., 93 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.93.020504
[25] Zhao, Z.; Zhang, A. N.; Chen, Y. A.; Zhang, H.; Du, J. F.; Yang, T.; Pan, J. W., No article title, Phys. Rev. Lett., 94 (2005) · doi:10.1103/PhysRevLett.94.030501
[26] Plantenberg, J. H.; Groot, P. C.; Harmans, C. J.P. M.; Mooij, J. E., No article title, Nature (London), 447, 836 (2007) · doi:10.1038/nature05896
[27] Feng, G. R.; Xu, G. F.; Long, G. L., No article title, Phys. Rev. Lett., 110 (2013) · doi:10.1103/PhysRevLett.110.190501
[28] Wei, H. R.; Deng, F. G., No article title, Opt. Express, 21, 17671 (2013) · doi:10.1364/OE.21.017671
[29] Cho, J.; Lee, H. W., No article title, Phys. Rev. Lett., 95 (2005) · doi:10.1103/PhysRevLett.95.160501
[30] Lin, X. M.; Zhou, Z. W.; Ye, M. Y.; Xiao, Y. F.; Guo, G. C., No article title, Phys. Rev. A, 73 (2006) · doi:10.1103/PhysRevA.73.012323
[31] Deng, Z. J.; Feng, M.; Gao, K. L., No article title, Phys. Rev. A, 75 (2007) · doi:10.1103/PhysRevA.75.024302
[32] An, J. H.; Feng, M.; Oh, C. H., No article title, Phys. Rev. A, 79 (2009) · doi:10.1103/PhysRevA.79.032303
[33] Turchette, Q. A.; Hood, C. J.; Lange, W.; Mabuchi, H.; Kimble, H. J., No article title, Phys. Rev. Lett., 75, 4710 (1995) · Zbl 1020.81553 · doi:10.1103/PhysRevLett.75.4710
[34] Dayan Parkins, A. S.; Aoki, T.; Ostby, E. P.; Vahala, K. I.; Kimble, H. J., No article title, Science, 319, 1062 (2008) · doi:10.1126/science.1152261
[35] Maurer, P. C.; Kucsko, G.; Latta, C.; Jiang, L.; Yao, N. Y.; Bennett, S. D.; Pastawski, F.; Hunger, D.; Chisholm, N.; Markham, M.; Twitchen, D. J.; Cirac, J. I.; Lukin, M. D., No article title, Science, 336, 1283 (2012) · doi:10.1126/science.1220513
[36] Jelezko, F.; Gaebel, T.; Popa, I.; Domhan, M.; Gruber, A.; Wrachtrup, J., No article title, Phys. Rev. Lett., 94 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.93.130501
[37] Gaebel, T.; Domhan, M.; Popa, I.; Wittmann, C.; Neumann, P.; Jelezko, F.; Rabeau, J. R.; Stavrias, N.; Greentree, A. D.; Prawer, S.; Meijer, J.; Twamley, J.; Hemmer, P. R.; Wrachtrup, J., No article title, Nat. Phys., 2, 408-413 (2006) · doi:10.1038/nphys318
[38] Jiang, L.; Hodges, J. S.; Maze, J. R.; Maurer, P.; Taylor, J. M.; Cory, D. G.; Hemmer, P. R.; Walsworth, R. L.; Yacoby, A.; Zibrov, A. S.; Lukin, M. D., No article title, Science, 326, 267-272 (2009) · doi:10.1126/science.1176496
[39] Togan, E.; Chu, Y.; Trifonov, A. S.; Jiang, L.; Maze, J.; Childress, L.; Dutt, M.; Sorensen, A. S.; Hemmer, P. R.; Zibrov, A. S.; Lukin, M. D., No article title, Nature, 466, 730-734 (2010) · doi:10.1038/nature09256
[40] Yang, W. L.; Xu, Z. Y.; Feng, M.; Du, J. F., No article title, New J. Phys., 12 (2010) · doi:10.1088/1367-2630/12/11/113039
[41] Yang, W. L.; Yin, Z. Q.; Hu, Y.; Feng, M.; Du, J. F., No article title, Phys. Rev. A, 84 (2011) · doi:10.1103/PhysRevA.84.010301
[42] Chen, Q.; Yang, W. L.; Feng, M.; Du, J. F., No article title, Phys. Rev. A, 83 (2011) · doi:10.1103/PhysRevA.83.054305
[43] Young, A.; Hu, C. Y.; Marseglia, L.; Harrison, J. P.; O’Brien, J. L.; Rarity, J. G., No article title, New J. Phys., 11 (2009) · doi:10.1088/1367-2630/11/1/013007
[44] Buckley, B. B.; Fuchs, G. D.; Bassett, L. C.; Awschalom, D. D., No article title, Science, 330, 1212-1215 (2010) · doi:10.1126/science.1196436
[45] Wei, H. R.; Deng, F. G., No article title, Phys. Rev. A, 87 (2013) · doi:10.1103/PhysRevA.87.022305
[46] Loubser, J. H.N.; Wyk, J. A., No article title, Rep. Prog. Phys., 41, 1201 (1978) · doi:10.1088/0034-4885/41/8/002
[47] Manson, N. B.; Harrison, J. P.; Sellars, M. J., No article title, Phys. Rev. B, 74 (2006) · doi:10.1103/PhysRevB.74.104303
[48] Wall, D.F., Milburn, G.J.: Quantum Optics. Springer, Berlin (1994) · Zbl 1138.81586 · doi:10.1007/978-3-642-79504-6
[49] Pan, X. Y.; Liu, G. Q.; Yang, L. L.; Fan, H., No article title, Appl. Phys. Lett., 99 (2011) · doi:10.1063/1.3624595
[50] Kwiat, P. G.; Weinfurter, H., No article title, Phys. Rev. A, 58, r2623-r2626 (1998) · doi:10.1103/PhysRevA.58.R2623
[51] Walborn, S. P.; Padua, S.; Monken, C. H., No article title, Phys. Rev. A, 68 (2003) · doi:10.1103/PhysRevA.68.042313
[52] Schuck, C.; Huber, G.; Kurtsiefer, C.; Weinfurter, H., No article title, Phys. Rev. Lett., 96 (2006) · doi:10.1103/PhysRevLett.96.190501
[53] Barbieri, M.; Vallone, G.; Mataloni, P.; Martini, F., No article title, Phys. Rev. A, 75 (2007) · doi:10.1103/PhysRevA.75.042317
[54] Sheng, Y. B.; Deng, F. G.; Long, G. L., No article title, Phys. Rev. A, 82 (2010) · doi:10.1103/PhysRevA.82.032318
[55] Wang, T. J.; Lu, Y.; Long, G. L., No article title, Phys. Rev. A, 86 (2012) · doi:10.1103/PhysRevA.86.042337
[56] Ren, B. C.; Wei, H. R.; Hua, M.; Li, T.; Deng, F. G., No article title, Eur. Phys. J. D, 67, 30 (2013) · doi:10.1140/epjd/e2012-30626-x
[57] Sheng, Y. B.; Zhou, L.; Cheng, W. W.; Gong, L. Y.; Wang, L.; Zhao, S. M., No article title, Chin. Phys. B, 22 (2013) · doi:10.1088/1674-1056/22/3/030314
[58] Sheng, Y. B.; Zhou, L.; Zhao, S. M.; Zheng, B. Y., No article title, Phys. Rev. A, 85 (2012) · doi:10.1103/PhysRevA.85.012307
[59] Sheng, Y. B.; Zhou, L.; Zhao, S. M., No article title, Phys. Rev. A, 85 (2012) · doi:10.1103/PhysRevA.85.042302
[60] Sheng, Y. B.; Zhou, L.; Wang, L.; Zhao, S. M., No article title, Quantum Inf. Process., 12, 1885-1895 (2013) · Zbl 1271.81029 · doi:10.1007/s11128-012-0502-8
[61] Sheng, Y. B.; Zhou, L., No article title, Entropy, 15, 1776-1820 (2013) · Zbl 1297.81039 · doi:10.3390/e15051776
[62] Toyli, D. M.; Christle, D. J.; Alkauskas, A.; Buckley, B. B.; VandeWalle, C. G.; Awschalom, D. D., No article title, Phys. Rev. X, 2 (2012)
[63] Kennedy, T. A.; Colton, J. S.; Butler, J. E.; Linares, R. C.; Doering, P. J., No article title, Appl. Phys. Lett., 83, 4190 (2003) · doi:10.1063/1.1626791
[64] Jelezko, F.; Gaebel, T.; Popa, I.; Gruber, A.; Wrachtrup, J., No article title, Phys. Rev. Lett., 92 (2004) · doi:10.1103/PhysRevLett.92.076401
[65] Gurudev Dutt, M. V.; Childress, L.; Jiang, L.; Togan, E.; Maze, J.; Jelezko, F.; Zibrov, A. S.; Hemmer, P. R.; Lukin, M. D., No article title, Science, 316, 1312 (2007) · doi:10.1126/science.1139831
[66] Park, Y. S.; Cook, A. K.; Wang, H., No article title, Nano Lett., 6, 2075 (2006) · doi:10.1021/nl061342r
[67] Barclay, P. E.; Fu, K. M.; Santori, C.; Beausoleil, R. G., No article title, Appl. Phys. Lett., 95 (2009) · doi:10.1063/1.3262948
[68] Larsson, M.; Dinyari, K. N.; Wang, H., No article title, Nano Lett., 9, 1447 (2009) · doi:10.1021/nl8032944
[69] Barclay, P. E.; Santori, C.; Fu, K. M.; Beausoleil, R. G.; Painter, O., No article title, Opt. Express, 17, 8081 (2009) · doi:10.1364/OE.17.008081
[70] Faraon, A.; Barclay, P. E.; Santori, C.; Fu, M. K.; Beausoleil, R., No article title, Nat. Photonics, 5, 301-305 (2011) · doi:10.1038/nphoton.2011.52
[71] Duan, L. M.; Kuzmich, A.; Kimble, H. J., No article title, Phys. Rev. A, 67 (2003) · doi:10.1103/PhysRevA.67.032305
[72] Neumann, P.; Mizuochi, N.; Rempp, F.; Hemmer, P.; Watanabe, H.; Yamasaki, S.; Jacques, V.; Gaebel, T.; Jelezko, F.; Wrachtrup, J., No article title, Science, 320, 1326 (2008) · doi:10.1126/science.1157233
[73] Harrison, J.; Sellars, M. J.; Manson, N. B., No article title, Diam. Relat. Mater., 15, 586 (2006) · doi:10.1016/j.diamond.2005.12.027
This reference list is based on information provided by the publisher or from digital mathematics libraries. Its items are heuristically matched to zbMATH identifiers and may contain data conversion errors. In some cases that data have been complemented/enhanced by data from zbMATH Open. This attempts to reflect the references listed in the original paper as accurately as possible without claiming completeness or a perfect matching.