我们提出了一种量子可编程门阵列 (QPGA) 的光子集成电路架构,该架构能够准备任意量子态和算子。该架构由相位调制的 Mach-Zehnder 干涉仪晶格组成,该干涉仪对路径编码的光子量子比特进行旋转,并嵌入量子发射器,使用双光子散射过程在相邻量子比特之间实现确定性的受控 σz 操作。通过适当设置晶格内的相移,可以对设备进行编程以实现任何量子电路,而无需修改硬件。我们提供了在设备上精确准备任意量子态和算子的算法,并表明基于梯度的优化可以训练模拟 QPGA,以自动实现对重要量子电路的高度紧凑近似,并具有近乎统一的保真度。
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