光量子计算LOQC与KLM方案

光量子计算：线性光学量子计算（LOQC）与KLM方案1.1 光量子计算与线性光学范式1.1.1.1 为什么选光子作为量子比特想象我们站在一个分拣流水线的入口，每个包裹代表一个量子比特。在传统固态量子计算中，这些包裹是电子或超导电流，它们容易与周围环境碰撞、发热、丢失信息。而光子量子比特就像是用防弹玻璃密封的包裹——光子几乎不与真空中的任何物质相互作用，天然具备极佳的隔离性。这种隔离性带来一个直接的好处：光子可以在室温下保持量子相干性，而超导量子比特需要稀释制冷机将温度压到毫开尔文量级。对于首次接触量子计算的读者，可以把光子想象成在太空中飞行的信使，没有空气阻力，信息不会衰减。对于已有量子信息经验的读者，光子的退相干时间本质上受限于光学路径长度与探测器时间抖动，而非材料本身的$ T_2 $限制。光子的编码方式有三种主流选择：偏振编码、路径编码和时间仓编码。在LOQC中，最常用的是双轨编码（dual-rail encoding）：一个量子比特由两个空间模式共同承载，光子出现在模式A对应逻辑态∣0⟩|0\rangle