一種基于偽隨機相位序列和正交模式疊加態(tài)的相干場密集編碼通信裝置及方法與流程
本發(fā)明涉及一種通信裝置，尤其涉及一種基于偽隨機相位序列和正交模式疊加態(tài)的相干場密集編碼通信裝置及方法。
背景介紹
量子信息是計算機和通信技術發(fā)展的未來。隨著集成電路晶體管尺度的減小，量子效應將不可避免，離散的量子狀態(tài)與計算機0和1的表示天然一致，因此發(fā)展量子計算將是計算機技術發(fā)展到今天的必然選擇。隨著量子計算的研究，發(fā)現(xiàn)量子計算具有經(jīng)典計算無可比擬的巨大優(yōu)勢，量子計算是一種全新的并行計算技術，由于量子體系具有經(jīng)典體系所不具備的疊加態(tài)和張量積結構的存在，使得量子計算機能夠指數(shù)加速傳統(tǒng)經(jīng)典計算機難以處理的許多np問題，如大數(shù)因式分解、無序數(shù)據(jù)庫搜索等。例如采用傳統(tǒng)計算機需要數(shù)億年才能破解的rsa加密算法，在量子計算機中利用shor算法只需要短短數(shù)秒即可完成。這些成果大大震撼了整個學術界和產(chǎn)業(yè)界，大大促進了量子計算技術的研究。除了量子計算之外，還有量子通信技術為信息傳輸?shù)谋Ｃ苄蕴峁┝诵碌谋ＷC。但是除了在保密通信之外，量子信息的密集編碼技術能夠極大提高信息通信容量，這一方面也被人們廣泛關注。最早bennett等人發(fā)現(xiàn)利用量子糾纏態(tài)可以實現(xiàn)量子密集編碼，即一個量子比特可以傳輸?shù)膬蓚€經(jīng)典比特的信息量(c.h.bennett,etal.phys.rev.lett.69,288(1992))。
量子密集編碼需要依靠量子態(tài)的相干疊加性質(zhì)和量子糾纏性質(zhì)來實現(xiàn)，但是這種相干疊加性質(zhì)非常容易收到外界的影響導致退相干，這種退相干效應會導致量子密集編碼的完全失效，因此到目前為止，尚沒有可以實用化的方案來實現(xiàn)量子密集編碼。近年來，利用光場實現(xiàn)量子態(tài)的模擬得到了重視，一方面由于光場的相干疊加性質(zhì)和量子相干疊加性質(zhì)非常接近，雖然物理解釋上不一致；另一方面光場的相干疊加性質(zhì)不容易受到外界干擾退相干。已經(jīng)形成共識的是，光場對于單量子波函數(shù)的模擬完全沒有問題，完全一致的hilbert空間數(shù)學結構，以及場強分布和粒子幾率分布的相似性。但是，對于多粒子體系的量子糾纏效應，光場的模擬仍然存在這爭議。許多研究認為通過對光場增加一個自由度可以實現(xiàn)對量子糾纏的模擬，甚至將這種模擬稱之為經(jīng)典糾纏(a.aielloetal.,newj.phys.17,043024(2015)；f.toppeletal.,newj.phys.16,073019(2014)；a.luis,opt.commun.282,3665(2009))。
在發(fā)明專利申請201610326288.0中提出了利用偽隨機相位編碼的正交性，通過在每個光場上調(diào)制一個偽隨機相位編碼實現(xiàn)對不同光場的區(qū)分，這樣來模擬多個量子粒子，實現(xiàn)類似量子計算的光學并行計算的新方法。正交偽隨機編碼已經(jīng)廣泛應用到無線和有線通信領域?qū)崿F(xiàn)對不同用戶的區(qū)分，例如在碼分多址(cdma)技術中就是利用編碼的正交性實現(xiàn)多用戶的同時通信。這種正交偽隨機相位編碼(例如m-序列或者m-序列)不僅在能夠區(qū)分不同的光場，而且?guī)砗土孔訙y量相似的隨機性，從而可以在其中引入類似于量子系綜的概念。此外，利用不同正交偏振模式進行多信道傳輸已經(jīng)得到很多的研究和應用，專利200510072337.4就提出了一種利用偏振模式來增加光通信容量的方法，以及一些研究(m.s.alfiad,etal.,j.lightwavetechnol.,2009,27(16)35903598.)詳細討論了偏振復用在實際通信系統(tǒng)中的應用。但是，這種方法一般只能增加一倍的通信容量。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有偏振復用通信技術的增加通信容量有限以及量子密集編碼通信容易被退相干影響的缺點，結合正交偽隨機相位序列和相干場模式相干疊加的性質(zhì)，提供一種相干場密集編碼通信裝置及方法，以實現(xiàn)類似于量子密集編碼能指數(shù)增加信道容量的功能。
本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)的：本發(fā)明的目的通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種基于偽隨機相位序列和正交模式疊加態(tài)的相干場密集編碼通信裝置，它包括：相干場發(fā)生組件、分束器、初始疊加態(tài)生成組件、模式控制門陣列組件、延時器、合束器、通信信道、正交模式分束器以及正交相位編碼相干檢測組件；
所述模式控制門陣列組件由多個模式控制開關組成，所述模式控制開關，是指能控制相干場正交模式通過的器件；首先根據(jù)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對模式控制門陣列組件中的多個模式控制開關分別進行設置；設置完成后，相干場發(fā)生組件產(chǎn)生一束具有單一正交模式的相干場，相干場經(jīng)過分束器分成若干束相干場；每一束相干場經(jīng)過初始疊加態(tài)生成組件，被調(diào)制上不同的偽隨機相位序列的同時，將其單一正交模式變換為兩個正交模式|0>和|1>的疊加態(tài)|0>+|1>，由此得到初始疊加態(tài)；這些處于初始疊加態(tài)的相干場經(jīng)過模式控制門陣列組件后，攜帶上待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，得到最終疊加態(tài)；然后這些處于最終疊加態(tài)的場經(jīng)過延時器分別進行不同延時，使得各個場先后通過合束器依次送入通信信道傳送到目的地；到達目的地后，相干場首先被正交模式分束器按照|0>和|1>正交模式分為兩束場，然后分別進入正交相位編碼相干檢測組件探測相干場所調(diào)制的偽隨機相位序列存在狀態(tài)，并得到最終疊加態(tài)的模式狀態(tài)矩陣，最后通過一種基于序列遍歷機制讀出方法得到這些場表示的數(shù)據(jù)。
進一步地，所述的初始疊加態(tài)生成組件，包括正交偽隨機碼產(chǎn)生器、相位調(diào)制器、以及哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器構成，正交偽隨機碼產(chǎn)生器同時產(chǎn)生若干個正交偽隨機編碼，輸入到若干個相位調(diào)制器上，每個相位調(diào)制器的編碼均不相同，每個相位調(diào)制器調(diào)制不同的相干場，使得每個相干場都具有不同的偽隨機相位序列，然后這些相干場經(jīng)過哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器由正交模式|0>或|1>變換成相干疊加模式(|0>±|1>)的狀態(tài)。
進一步地，所述的哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器，是指一種將相干場由|0>或|1>的模式變換成相干疊加模式(|0>±|1>)的變換器。
進一步地，所述的模式控制門陣列組件，包括若干個分束器、若干個模式控制開關以及若干個合束器，每一個輸入的相干場首先經(jīng)過分束器分成若干束，分束的數(shù)量與輸入場的個數(shù)相同，每一束都經(jīng)過模式控制開關，然后與其他輸入相干場分束出來的相干場利用合束器進行重新組合，使得每一束輸出相干場包含所有的偽隨機相位序列編碼，并且每個正交模式上包含的偽隨機相位序列由模式控制開關決定。
進一步地，所述的模式控制開關，是指能控制相干場正交模式通過的器件，主要包括四種狀態(tài)：控制門a(gatea)是一種將所有光模式全部關閉的光開關；控制門b(gateb)是一種通過光場模式|0>而關閉光場模式|1>的模式選擇型光開關；控制門c(gatec)是一種通過光場模式|1>而關閉光場模式|0>的模式選擇型光開關；控制門d(gated)是一種全部通過光場所有模式的光開關。例如對相干光場來說，這種器件可以利用偏振片來實現(xiàn)。
進一步地，所述的正交編碼相干檢測組件，包括本振信號相干場發(fā)生組件、第一分束器、第二分束器、正交偽隨機碼產(chǎn)生器、相位調(diào)制器、相干耦合器、探測器、乘法器、加法器以及電平判決器，首先利用第一分束器將輸入的待測相干場分為若干束，分束的數(shù)量與偽隨機序列的個數(shù)相同，然后每一束和參考場通過相干耦合器進行相干疊加之后產(chǎn)生的兩束場輸入到兩個探測器中，產(chǎn)生的電信號經(jīng)過乘法器進行相關，然后再經(jīng)過加法器積分，最后輸入到電平判決器進行判斷，當輸出電平高于閾值電平則輸出1，當輸出電平低于閾值電平則輸出0，從而判斷相干場和參考場之間編碼的一致性。由正交偽隨機碼的特性可知但兩個編碼一致時輸出1，不一致則輸出0。最后的輸出結果形成模式狀態(tài)矩陣。
參考場通過以下方式產(chǎn)生：本振信號相干場發(fā)生組件產(chǎn)生一束具有與輸入的待測相干場相同的正交模式的相干場，然后經(jīng)過第二分束器產(chǎn)生和待測相干場一樣多的分束，每一束參考場都經(jīng)過正交偽隨機碼產(chǎn)生器和相位調(diào)制器調(diào)制上不同的偽隨機相位序列編碼，即得到所述參考場。
進一步地，所述的通信信道，是指光纖或者傳輸電磁波的電纜或者大氣。
一種相干場密集編碼通信方法，包括以下步驟：
(1)首先根據(jù)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對模式控制門陣列組件中的多個模式控制開關分別進行設置；
(2)初始疊加態(tài)的產(chǎn)生：相干場發(fā)生組件產(chǎn)生一束單一正交模式的相干場，經(jīng)過分束器分成若干個束相干場，每一束相干光場經(jīng)過初始疊加態(tài)生成組件中的相位調(diào)制器，調(diào)制上不同的正交偽隨機相位編碼以示區(qū)分，相干場的兩個正交模式編碼|0>和|1>分別編碼為計算機數(shù)字信號的0和1，這些相干場經(jīng)過哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器得到模式疊加態(tài)|0>+|1>，這樣初始疊加態(tài)就產(chǎn)生了；
(3)門陣列實現(xiàn)模式變換：初始疊加態(tài)輸入到模式控制門陣列組件中，模式控制開關的狀態(tài)由需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)xi決定，然后將初始疊加態(tài)中的每個相干場變成最終疊加態(tài)如下：
ψn為第n個相干場，|>表示相干場的正交模式；n表示相干場的序數(shù)，n為最大隨機序列數(shù)；k,j＝1,2,3,……n，
(4)串行傳輸：利用延時器將這些相干場進行不同時間長度的延時，然后利用合束器依次將這些相干場合并發(fā)送到通信信道中進行串行傳輸；
(5)正交模式分離：利用正交模式分束器將接收到的相干場分解為兩個正交模式|0>和|1>獨立的兩束相干場；
(6)正交相位編碼相干檢測：將模式分離之后的相干場分別輸入到兩個獨立的正交偽隨機相位編碼相干檢測組件中分別進行正交偽隨機相位序列編碼的檢測，得到模式狀態(tài)矩陣：
(7)序列遍歷讀出得到結果：為了讀出最后的計算結果，需要基于序列遍歷機制得到模式矩陣所表示的疊加態(tài)，基于序列輪詢的簡單序列遍歷機制如下：
r1＝{λ(1),λ(2),…λ(n)},r2＝{λ(2),λ(3),…λ(n),λ(1)},…rn＝{λ(n),λ(1),…λ(n-1)}
利用序列的這種排列次序，可以從模式狀態(tài)矩陣得到每個相干場展示出數(shù)據(jù)|xi>的
進一步地，所述的模式狀態(tài)矩陣，是最終疊加態(tài)的場與參考場相干探測結果的矩陣表示，每個矩陣單元
本發(fā)明的有益效果是，利用正交偽隨機編碼對場的相位調(diào)制實現(xiàn)了對多粒子量子系統(tǒng)的模擬，利用場的相干疊加性質(zhì)以及正交偽隨機編碼的正交性、封閉性、平衡性能夠?qū)崿F(xiàn)對所有量子態(tài)的模擬，從而能夠?qū)崿F(xiàn)量子密集編碼，也就是隨著量子數(shù)量的增加，量子態(tài)所攜帶的經(jīng)典信息量指數(shù)增加。我們這種相干場實現(xiàn)的密集編碼不僅具有量子密集編碼的優(yōu)勢，而且更加易于實現(xiàn)，利用現(xiàn)有成熟技術就能實現(xiàn)大規(guī)模應用，與此同時還能克服量子密集編碼通信中容易受到退相干干擾的困難。
附圖說明
圖1是基于偽隨機相位序列和正交模式疊加態(tài)的相干場密集編碼通信裝置原理示意圖；
圖2是初始疊加態(tài)生成組件原理示意圖；
圖3是模式控制門陣列組件原理示意圖；
圖4是正交偽隨機編碼相干檢測組件原理示意圖；
圖5是四種模式控制開關原理示意圖；
圖6是實現(xiàn)|xi>＝|0>+|23〉+|38〉+|63〉+|64〉+|87>+|102>+|127>+|128〉+|151>+|166>+|191>+|192>+|215>+|230>+|255>的模式控制門陣列組件實施例的示意圖；
圖7是|xi>最終疊加態(tài)的模式狀態(tài)矩陣的示意圖；
圖8是簡化后的模式控制門陣列組件原理示意圖；
圖中：1、相干場發(fā)生組件，2、分束器，3、多束相干場，4、初始疊加態(tài)生成組件，5、模式控制門陣列組件，6、延時器，7、合束器，8、通信信道，9、正交模式分束器，10、正交偽隨機編碼相干檢測組件，11、正交偽隨機碼產(chǎn)生器，12、相位調(diào)制器，13、哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器，14、模式控制開關，15、相干耦合器，16、探測器，17、乘法器，18、加法器，19、電平判決器，20、本振信號相干場發(fā)生組件，21、模式狀態(tài)矩陣，22、第一分束器，23、第二分束器，24、合束器，25、正交偽隨機碼產(chǎn)生器，26、相位調(diào)制器。
具體實施方式
本發(fā)明提出一種利用偽隨機相位編碼和正交模式疊加態(tài)來增加通信容量的新方法，在每個光場上調(diào)制一個偽隨機相位編碼實現(xiàn)對不同光場的區(qū)分，這樣來模擬多個量子粒子，同時利用正交模式疊加態(tài)模擬量子粒子的疊加態(tài)和糾纏態(tài)，從而使得相干場攜帶的信息量隨場的數(shù)量增加而呈指數(shù)級別的增加，這樣有可能極大的增加通信容量。與申請201610326288.0不同的是，由于通信需要將多個場依次發(fā)送到通信信道中，而不是并行處理。經(jīng)過仔細分析發(fā)現(xiàn)，201610326288.0中的信息處理雖然是并行的，但是信息提取過程是單獨對每個場進行正交相位序列檢測，然后利用測量到的模式狀態(tài)矩陣按照序列遍歷排列進行信息提取的，這一點和量子糾纏過程測量的有所不同，不會出現(xiàn)對糾纏中的一個粒子測量影響另一個粒子的測量結果，由此我們認為可以利用這種特性進行分時傳輸信息和處理信息，但是需要保持在信道中每個場的傳輸順序。為了實現(xiàn)串行傳輸需要將每個場按照不同延時然后利用合束器依次輸入到傳輸信道中進行傳輸。進一步，我們考慮到每個場的產(chǎn)生具有獨立性，只需要依次改變模式控制門的狀態(tài)即可串行的得到每個場的最終疊加態(tài)，這樣的結構不盡大大減少了模式控制門陣列組件的器件數(shù)量和復雜度，而且不再需要延時器件和合束器進行并行改串行，這一點是完全不同于201610326288.0的全新設計。
下面結合附圖詳細描述本發(fā)明。
如圖1所示，是基于偽隨機相位序列和正交模式疊加態(tài)的相干場密集編碼通信裝置原理示意圖，包括：相干場發(fā)生組件1、分束器2、初始疊加態(tài)生成組件4、模式控制門陣列組件5、延時器6、合束器7、通信信道8、正交模式分束器9以及正交相位編碼相干檢測組件10；
如圖2所示，所述的初始疊加態(tài)生成組件4，包括正交偽隨機碼產(chǎn)生器11、相位調(diào)制器12、以及哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器13構成，正交偽隨機碼產(chǎn)生器11同時產(chǎn)生若干個正交偽隨機編碼，輸入到若干個相位調(diào)制器12上，每個相位調(diào)制器的編碼均不相同，每個相位調(diào)制器12調(diào)制不同的相干場，使得每個相干場都具有不同的偽隨機相位序列，然后這些相干場經(jīng)過哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器13由正交模式|0>或|1>變換成相干疊加模式(|0>±|1>)的狀態(tài)。這樣所有相干場形成的初始疊加態(tài)
其中，所述的哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器13，是指一種將相干場由|0>或|1>的模式變換成相干疊加模式(|0>±|1>)的變換器。
所述的正交偽隨機相位編碼，是指一種通過線性或非線性反饋移位寄存器方法產(chǎn)生的一組具有正交性、封閉性、平衡性的偽隨機編碼，經(jīng)過相位調(diào)制器調(diào)制到相干場的相位上。偽隨機相位編碼產(chǎn)生的方法如下：
(1)選擇一個伽羅華域gf(p)的s階本源多項式，利用反饋移位寄存器(lfsr/nlfsr)方法產(chǎn)生一個長度為ps-1的基本序列；
(2)通過基本序列的循環(huán)移位得到其他序列；所述循環(huán)移位方法為：
如下所示：以ps＝23為例，
r1＝{1，1，1，0，0，1，0}；
r2＝{1，1，0，0，1，0，1}；
r3＝{1，0，0，1，0，1，1}；
r4＝{0，0，1，0，1，1，1}；
r5＝{0，1，0，1，1，1，0}；
r6＝{1，0，1，1，1，0，0}；
r7＝{0，1，1，1，0，0，1}。
(3)在每個序列的最后增加一個0元素，使序列所有取值個數(shù)相等，滿足均衡性，然后增加一個全0序列r8，這樣得到整個序列集合；
(4)將序列元素的值映射到相干光場，映射方式為：0→0，1→π/p，2→2π/p，…，p-1→(p-1)π/p。
所述的初始疊加態(tài)，是指多個處于模式疊加態(tài)的相干場形成的直積態(tài)，可以表述為：
所述的相干場的正交模式，是指相干場的兩個相互正交的偏振分量或者波導中的橫向模式。
如圖3所示，所述的模式控制門陣列組件5，包括若干個分束器2、若干個模式控制開關14以及若干個合束器24，每一個輸入的相干場首先經(jīng)過分束器2分成若干束，分束的數(shù)量與輸入場的個數(shù)相同，每一束都經(jīng)過模式控制開關14，然后與其他輸入相干場分束出來的相干場利用合束器24進行重新組合，使得每一束輸出相干場包含所有的偽隨機相位序列編碼，并且每個正交模式上包含的偽隨機相位序列由模式控制開關14決定。
其中，所述的模式控制開關14，是指能控制相干場正交模式通過的器件，如圖5所示，主要包括四種狀態(tài)：控制門a(gatea)是一種將所有光模式全部關閉的光開關；控制門b(gateb)是一種通過光場模式|0>而關閉光場模式|1>的模式選擇型光開關；控制門c(gatec)是一種通過光場模式|1>而關閉光場模式|0>的模式選擇型光開關；控制門d(gated)是一種全部通過光場所有模式的光開關。例如對相干光場來說，這種器件可以利用偏振片來實現(xiàn)。初始疊加態(tài)經(jīng)過這一組件的作用，形成最終疊加態(tài)：
從最終疊加態(tài)來看，每個相干場都擁有其他偽隨機相位序列的組合，因此將每個相干場分束之后再合束到其他相干場中，然后通過模式控制開關14的控制得到不同
如圖4所示，所述的正交編碼相干檢測組件10，包括本振信號相干場發(fā)生組件20、第一分束器22、第二分束器23、正交偽隨機碼產(chǎn)生器25、相位調(diào)制器26、相干耦合器15、探測器16、乘法器17、加法器18以及電平判決器19，首先利用第一分束器22將輸入的待測相干場分為若干束，分束的數(shù)量與偽隨機序列的個數(shù)相同，然后每一束和參考場通過相干耦合器15進行相干疊加之后產(chǎn)生的兩束場輸入到兩個探測器16中，產(chǎn)生的電信號經(jīng)過乘法器17進行相關，然后再經(jīng)過加法器18積分，最后輸入到電平判決器19進行判斷，當輸出電平高于閾值電平則輸出1，當輸出電平低于閾值電平則輸出0，從而判斷相干場和參考場之間編碼的一致性。由正交偽隨機碼的特性可知但兩個編碼一致時輸出1，不一致則輸出0。最后的輸出結果形成模式狀態(tài)矩陣21。
參考場通過以下方式產(chǎn)生：本振信號相干場發(fā)生組件20產(chǎn)生一束具有與輸入的待測相干場相同的正交模式的相干場，然后經(jīng)過第二分束器23產(chǎn)生和待測相干場一樣多的分束，每一束參考場都經(jīng)過正交偽隨機碼產(chǎn)生器25和相位調(diào)制器26調(diào)制上不同的偽隨機相位序列編碼，即得到所述參考場。
本振信號相干場發(fā)生組件20與相干場發(fā)生組件1一樣，包括相干光源/電磁波發(fā)生器以及正交模式選擇器，例如相干光源可以是但不限于激光光源，正交模式選擇器可以是但不限于偏振光起偏器等，能夠產(chǎn)生具有確定正交模式|0>或|1>的相干場。本振信號相干場發(fā)生組件20產(chǎn)生的參考場與相干場發(fā)生組件1產(chǎn)生的信號場具有一樣的波長且保持相干性。
此外，本發(fā)明中所述的相干場包括相干光場、相干電磁場等，根據(jù)不同的場，選擇不同的通信信道8，如：光纖、傳輸電磁波的電纜、大氣。
上述裝置通信方式如下：
(1)首先根據(jù)待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)對模式控制門陣列組件5中的多個模式控制開關14分別進行設置；
(2)初始疊加態(tài)的產(chǎn)生：相干場發(fā)生組件產(chǎn)生一束單一正交模式的相干場，經(jīng)過分束器2分成若干個束相干場3，每一束相干光場經(jīng)過初始疊加態(tài)產(chǎn)生組件4中的相位調(diào)制器12，調(diào)制上不同的正交偽隨機相位編碼以示區(qū)分，相干場的兩個正交模式編碼|0>和|1>分別編碼為計算機數(shù)字信號的0和1，這些相干場經(jīng)過哈德瑪?shù)滦湍Ｊ阶儞Q器13得到模式疊加態(tài)|0>+|1>，這樣初始疊加態(tài)就產(chǎn)生了；
(3)門陣列實現(xiàn)模式變換：初始疊加態(tài)輸入到模式控制門陣列組件5中，模式控制開關14的狀態(tài)由需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)xi決定，然后將初始疊加態(tài)中的每個相干場變成最終疊加態(tài)如下：
ψn為第n個相干場，|>表示相干場的正交模式；n表示相干場的序數(shù)，n為最大隨機序列數(shù)；k,j＝1,2,3,……n，
(4)串行傳輸：利用延時器6將這些相干場進行不同時間長度的延時，然后利用合束器7依次將這些相干場合并發(fā)送到通信信道8中進行串行傳輸；
(5)正交模式分離：利用正交模式分束器9將接收到的相干場分解為兩個正交模式|0>和|1>獨立的兩束相干場；
(6)正交相位編碼相干檢測：將模式分離之后的相干場分別輸入到兩個獨立的正交偽隨機相位編碼相干檢測組件10中分別進行正交偽隨機相位序列編碼的檢測，得到模式狀態(tài)矩陣21：
(7)序列遍歷讀出得到結果：為了讀出最后的計算結果，需要基于序列遍歷機制得到模式矩陣所表示的疊加態(tài)，基于序列輪詢的簡單序列遍歷機制如下：
r1＝{λ(1),λ(2),…λ(n)},r2＝{λ(2),λ(3),…λ(n),λ(1)},…rn＝{λ(n),λ(1),…λ(n-1)}
利用序列的這種排列次序，可以從模式狀態(tài)矩陣得到每個相干場展示出數(shù)據(jù)|xi>的
所述的模式狀態(tài)矩陣21，是最終疊加態(tài)的場與參考場相干探測結果的矩陣表示，每個矩陣單元
如圖8是簡化后的模式控制門陣列組件原理示意圖，考慮到每個場的產(chǎn)生都是由所有的初始疊加態(tài)通過模式控制門的控制之后產(chǎn)生，每個場可以獨立產(chǎn)生而不需要依賴其他場，因此我們可以進一步簡化模式控制門陣列組件的結構，只需要圖3中所示的原理圖中的一個結構即可實現(xiàn)，不同的是模式控制門的狀態(tài)要依次按照不同場而變化。這一大大簡化了原來的結構。其只要包括原來模式控制門陣列組件的n分之一的器件就能實現(xiàn)。并且這樣產(chǎn)生的場本來就是串行的，不再需要由并行通過延時機構變成串行。
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