[发明专利]包括用于实现局域化量子游走的波导阵列的通信系统

说明书

一种波导阵列包括设置在基板中的多个波导。该多个波导包括具有第一传播常数的一个或多个第一波导和具有第二传播常数的一个或多个第二波导，其中该第一传播常数不同于该第二传播常数。该一个或多个第一波导和该一个或多个第二波导以线性分布的方式设置在该基板中，并且基于具有多个序列节段的准周期序列来布置该线性分布的至少一部分。每一个序列节段是基于准周期函数来确定的，该每一个序列节段包括阶数，并且对应于第一波导、第二波导或它们的组合的布置节段。该线性分布包括至少一个布置节段，该至少一个布置节段与该准周期序列的三阶序列节段或更高阶序列节段相对应。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年7月25日提交的美国临时申请号62/703,088的权益和优先权，该临时申请的详细内容通过引用整体并入本文。

背景技术

本公开涉及包括波导阵列的通信系统。更具体地，本公开涉及包括波导阵列的通信系统，该波导阵列具有以准周期序列布置的波导以实现局域化量子游走(localizedquantum walk)。

发明内容

根据本公开的主题，一种波导阵列包括设置在基板中的多个波导。该多个波导包括一个或多个第一波导和一个或多个第二波导。该一个或多个第一波导具有第一传播常数，该一个或多个第二波导具有第二传播常数，并且该第一传播常数不同于该第二传播常数。该一个或多个第一波导和该一个或多个第二波导以线性分布的方式设置在该基板中，并且该线性分布的至少一部分是基于具有多个序列节段的准周期序列来布置的。此外，每一个序列节段是基于准周期函数来确定的，该每一个序列节段包括阶数，该每一个序列节段对应于一个或多个第一波导、一个或多个第二波导或它们的组合的布置节段。此外，设置在该基板中的第一波导和第二波导的该线性分布包括至少一个布置节段，该至少一个布置节段与该准周期序列的三阶序列节段或更高阶序列节段相对应。

根据本公开的一个实施例，一种确定光子概率分布的方法包括将使用光子发生器生成的多个光子引导到波导阵列的独立波导的输入端。该波导阵列包括设置在基板中的多个波导。该多个波导包括一个或多个第一波导和一个或多个第二波导。该一个或多个第一波导具有第一传播常数，该一个或多个第二波导具有第二传播常数，并且该第一传播常数不同于该第二传播常数。该一个或多个第一波导和该一个或多个第二波导以线性分布设置在该基板中，并且该线性分布的至少一部分是基于具有多个序列节段的准周期序列来布置的。此外，每一个序列节段是基于准周期函数来确定的，该每一个序列节段包括阶数，该每一个序列节段对应于一个或多个第一波导、一个或多个第二波导或它们的组合的布置节段。此外，设置在该基板中的第一波导和第二波导的该线性分布包括至少一个布置节段，该至少一个布置节段与该准周期序列的三阶序列节段或更高阶序列节段相对应。该方法进一步包括使用多个光子检测器接收该多个光子，其中该多个光子检测器中的每一个光学地耦合到该多个波导中的至少一个波导的输出端；以及基于由该多个光子检测器接收到的该多个光子来确定光子概率分布。

尽管本公开的概念在本文中主要参考量子游走来描述，但是可以构想，这些概念将适用于任何量子信息通信。

附图说明

本公开的特定实施例的以下具体实施方式能够结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记来指示，而且在附图中：

图1示意性地描绘了根据本文所示出和所描述的一个或多个实施例的包括光子发生器、波导阵列、光子检测器的通信系统；

图2A示意性地描绘了根据本文所示出和所描述的一个或多个实施例的示例波导阵列的横截面；

图2B示意性地描绘了根据本文所示出和所描述的一个或多个实施例的另一个示例波导阵列的横截面；

图2C示意性地描绘了根据本文所示出和所描述的一个或多个实施例的另一个示例波导阵列的横截面；

图3A图形地描绘了根据本文所示出和所描述的一个或多个实施例的使用通信系统的实施例所确定的光子概率分布；