V našem článku představujeme postup, který výrazně snižuje složitost některých kvantových výpočetních obvodů. Podstata této metody spočívá v nahrazení dvou hradel pro kontrolovanou negaci (CNOT) jedním obecnějším hradlem pro kontrolovanou změnu fáze (c- -phase). Ukázali jsme, že tento přístup řádově zvyšuje účinnost kvantových výpočetních obvodů založených na lineární optice a jednotlivých fotonech. Naši ideu jsme doplnili o experimentální realizaci, kdy jsme sestavili jeden konkrétní kvantově-výpočetní obvod s použitím výše uvedeného hradla pro kontrolovanou změnu fáze. Jako nosiče kvantové informace byly použity jednotlivé fotony a výpočetní obvod samotný tvořily různé optické komponenty (děliče svazku, polarizační destičky apod.). Na tomto obvodu jsme měřili účinnost a přesnost, s jakou je kvantová informace zpracována. Dosažené výsledky byly v dobré shodě s teoretickou předpovědí. Zatímco účinnost této operace by bez použití naší metody byla přibližně 1,2 %, my jsme pozorovali průměrnou účinnost kolem 14 %. V našem článku zároveň poskytujeme návod, jak naši techniku zobecnit i na složitější kvantově-výpočetní obvody, u kterých také vede na řádové zvýšení účinnosti.
Schéma experimentálního uspořádání. Obvod implementuje několik jednofotonových transformací (R_y a R_z) a jednu dvoufotonovou transformaci (C). Jednotlivé optické komponenty jsou označeny symboly: MT – motorizovaný posuv, HWP a QWP – půl a čtvrtvlnné destičky, PBS – polarizační dělič svazku, BDA – polarizační interferometr, BD – dvojlomný hranol, F – šedý filtr, D – detektor.