[发明专利]基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法

权利要求书

1.一种基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征在于，采用不同的飞秒激光直写速度制备波导，使得得到的波导的哈密顿量的对角线上包含△β项，通过将经典光注入制备得到的波导中即可得到光子在波导间进行量子随机行走，其演化结果即满足哈尔测度的随机酉正操作。

2.根据权利要求1所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的飞秒激光直写是指：将波长为飞秒级的激光聚焦于芯片表面或内部，通过激光能量改变该点的光学性质形成波导，具体为：根据的随机生成的矩阵组创建飞秒激光直写的工艺文件，通过激光直写设备对芯片进行烧录，得到相应的波导。

3.根据权利要求1所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的波导的结构为一维或二维阵列。

4.根据权利要求1所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的随机生成的矩阵组是指：利用随机数生成器生成一组随机数，用于在量子体系的哈密顿量中引入经典随机，即在哈密顿量矩阵的对角元中引入△β项后，通过换算关系将△β项转换成激光的移动速度变化。

5.根据权利要求1所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的换算是指：△β＝0.02△v，其中：△β0，△v是指波导直写过程中，激光相较于基础移动速度的变化速度，△β单位为mm^-1，△v单位为mm/s。

6.根据权利要求1所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的量子随机行走，通过将波长为810nm的激光注入制备得到的波导，光子将在其中进行量子随机行走演化，利用光束分析仪将每一个输出的点光强排列出来，得到光强分布矩阵，对矩阵进行读取和/或比较操作，得到符合哈尔测度|E_i[U_iρU⁺_i]-1/N|_d＜ε的随机酉正矩阵，其中：E_i[...]表示对括号内的数取平均，表示对量子态的操作，N为模式数，即波导的数量，|...|_d表示对括号内的矩阵取2-范数，ε为任意无穷小量。

7.根据权利要求6所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的激光注入，先将制备得到的波导的激光注入面和输出面进行抛光。

8.根据权利要求6所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的光强分布矩阵，通过读取每一个光斑的强度，经归一化后得到每个光斑占总光强的百分比，即光子在每一个模式的概率分布；对多组数据进行同样的操作得到一系列概率分布，将同一坐标的点的概率取平均得到总体的概率分布。

9.根据权利要求6所述的基于经典随机数在三维光子芯片上实现哈尔酉正随机的方法，其特征是，所述的读取和/或比较操作是指：读取矩阵元和/或对矩阵整体与标准平均分布的差别进行相减计算范数。