Inverse-Designed Photonic Crystal Cavities with Controllable Far-Field Numerical Aperture
University of Maryland（马里兰大学）
本文提出一种同时优化品质因子和远场数值孔径的光子晶体微腔逆向设计框架，在氮化硅L3微腔中实现耦合效率提升28倍、品质因子提升3.9倍，并验证了其对纳米制造缺陷的鲁棒性。
2026-10-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Controllable photonic time-bin qubits from a quantum dot
光子时间仓量子比特非常适合通过光纤和波导电路传输。状态采用$\frac{1}{\sqrt{2}}(α\ket{0} + e^{iϕ}β\ket{1})$的形式，其中$\ket{0}$和$\ket{1}$分别指早时间仓和晚时间仓。通过控制驱动自旋翻转拉曼跃迁的激光的相位在一个单一的空穴充电的InAs量子点，我们证明了完全控制的相位，$ϕ$。我们表明，这个光子产生过程可以确定性地进行，只有适度的损失的一致性。最后，我们在不同能量的拉曼散射光中编码不同的量子比特，演示了单光子水平上的波分复用。
2018-04-02 cond-mat.other quant-ph
Optically-Induced Modulation and Programming of Diamond Photonic Cavities
Institute of Physics, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Center of Quantum Science and Engineering, Swiss Federal Institute of Technology Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）；Photonics Research Group, Department of Information Technology (INTEC), Ghent University - IMEC（根特大学信息技朮系光子研究组（与IMEC联合））；University of Stuttgart（斯图加特大学）
本研究展示利用532纳米绿光对含氮-空位中心的金刚石纳米束腔实现全光调制与准永久蓝移调谐，结合热光与电荷效应，最大调谐3.15纳米，为单片金刚石光子平台提供可逆与持久重构能力。
2026-09-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Optical signatures of Mott-superfluid transition in nitrogen-vacancy centers coupled to photonic crystal cavities
研究了由氮空位中心耦合到光子晶体腔组成的量子多体系统中的可控定域-离域跃迁现象，通过调节驱动$Λ$型组态的两个非简并跃迁的光场的不同失谐量和相对振幅来实现.我们不仅利用平均场量子主方程描述了耗散对相边界的影响，而且利用平均腔内光子数、密度关联函数和发射光谱等实验观测量，给出了在不同量子相位下观察光子量子相变的可能性.这种自旋腔系统以一种可控的方式为凝聚态和多体物理的量子模拟开辟了新的前景。
2019-04-12 quant-ph
Integrated quantum photonics with silicon carbide: challenges and prospects
光学可寻址的固态自旋缺陷是利用其长相干基态流形存储和操纵量子信息的有希望的候选者;单个缺陷可以利用光子-光子相互作用纠缠，提供通向大规模量子光子网络的路径。量子计算协议对系统中可接受的光子损失施加了严格限制。这些低损耗的要求在没有光子工程的情况下无法实现，但如果与最先进的纳米光子技术相结合，则可以实现。然而，大多数含有自旋缺陷的材料都很难加工：因此，量子光子器件的性能比经典器件落后几个数量级。碳化硅（SiC）非常适合弥合经典量子光子学的差距，因为它具有有前途的光学可寻址自旋缺陷，并且可以加工成绝缘体上的SiC，用于可扩展的集成光子学。在这个角度来看，我们讨论了最近的进展，可扩展的量子光子技术的发展的基础上，在碳化硅的固态自旋，并讨论当前的挑战和未来的方向。
2020-10-29 quant-ph
Bright electrically controllable quantum-dot-molecule devices fabricated by in-situ electron-beam lithography
自组织半导体量子点是一种近乎理想的二能级系统，在光子量子技术中具有很大的应用潜力。例如，它们可以在接近理想的量子光源中充当发射器。具有显著增加的功能性的耦合量子点系统潜在地具有更强的兴趣，因为它们可以用于容纳超稳定的单重态-三重态自旋量子比特，用于有效的自旋光子界面和用于确定性的光子2D簇态生成。我们实现了一个先进的量子点分子（QDM）器件，并表现出优异的光学性能。该器件包括基于pin二极管结构中的堆叠量子点的电可控QDM。利用电子束原位光刻技术将量子点模确定性地集成到具有圆形布拉格光栅的光子结构中。我们测量的光子提取效率高达（24 $\pm$ 4）%，与数值模拟吻合良好。QDM的耦合特性清楚地表明，由偏置电压依赖的光谱，也控制的QDM的轨道耦合和它们的电荷状态在定量上与理论一致。QDM器件显示出优异的单光子发射特性，具有$g^{(2)}(0) = (3.9 \pm 0.5) \cdot 10^{-3}$的多光子抑制。这些指标使得开发的QDM设备具有吸引力的构建模块，用于使用先进的纳米光子硬件的未来光子量子网络。
2021-04-08 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Giant nonlinearity and entanglement of single photons in photonic bandgap structures
预测了具有抑制光谱展宽的巨大增强的交叉相位调制，其传播受到具有多级掺杂的空间周期性介质的光子带隙的强烈影响的光致暗态极化激元之间。这种机制被证明是能够完全纠缠两个单光子脉冲高保真度。
2004-10-03 quant-ph
Optical superradiance of a pair of color centers in an integrated silicon-carbide-on-insulator microresonator
基于色心的量子信息处理技术的一个突出挑战是将光学相干发射器集成到可扩展的薄膜光子学中。在这里，我们报告的集成近变换限制硅空位（V $_{\text{Si}}$）的缺陷到微盘谐振器中制造的CMOS兼容的4 H-绝缘体上碳化硅平台。我们证明了一个单发射器的协同高达0.8，以及从一对色心耦合到同一腔模式的光学超辐射。我们研究了多模干涉对多发射腔量子电动力学系统中光子散射动力学的影响。这些结果对于碳化硅中量子网络的发展至关重要，并通过将光学相干自旋缺陷与晶圆可扩展的最先进光子学相结合来弥合经典量子光子学的差距。
2022-02-10 physics.optics quant-ph
Controllable single-photon wave packet scattering in two-dimensional resonator array by a giant atom
本研究针对二维光子谐振器阵列与巨型原子的非局域耦合体系，通过迭代制备稳定入射波包，调节耦合强度实现单光子波包的可控对称/非对称散射，发现散射中原子激发概率可忽略，为二维体系中按需生成光子态提供新方法。
2025-07-29 quant-ph
Deterministic coupling of ultracold atomic lattice to a suspended photonic waveguide
该研究实现了超冷原子晶格与悬空光子波导的确定性耦合，为中性原子量子计算和量子模拟的可扩展性提供了新途径，并支持高精度光学读取和纳米级光场成像。
2025-11-22 quant-ph
Photonic Links for Spin-Based Quantum Sensors
The University of Alabama（阿拉巴马大学）；Oak Ridge National Laboratory（橡树岭国家实验室）；Purdue University（普渡大学）
本研究提出了一种基于光子链路的RF-over-fiber控制方法，用于实现低噪声、热隔离的量子传感器，推动传统自旋基量子传感与分布式量子技术的融合。
2026-01-29 physics.app-ph quant-ph
Deterministic entanglement between a propagating photon and a singlet--triplet qubit in an optically active quantum dot molecule
双电子带电自组装量子点分子具有避免退相干的单重态-三重态量子比特子空间和有效的自旋-光子界面。我们证明了发射事件后，发射的光子和自旋量子比特之间的量子纠缠。我们测量了与完全纠缠态的重叠为$69.5\pm2.7\,\%$，超过了证明系统密度矩阵不可分性所需的$50\,\%$阈值。光子量子比特被编码在两个光子状态中，其能量差大于现有探测器的定时分辨率。我们设计了一种新的外差检测方法，使这样的光子颜色量子比特沿布洛赫球上的任何方向的投影测量。
2017-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Heterogeneous integration of solid state quantum systems with a foundry photonics platform
本文将含NV中心的纳米金刚石异构集成到标准180 nm CMOS工艺的低荧光氮化硅光子芯片上，实现六位点选择性寻址、片上PL收集与HBT单光子验证。
2023-04-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Scalable low loss cryogenic packaging of quantum memories in CMOS-foundry processed photonic chips
针对集成固态量子存储器的PIC实用化封装难题，本文提出基于表面光栅耦合器与角度抛光光纤阵列的低温可扩展低损耗封装方法，并实现毫开尔文下全控制集成、光纤到量子存储器损耗低于3 dB的模块。
2025-03-18 quant-ph
A diamond nanophotonic interface with an optically accessible deterministic electronuclear spin register
本文提出一种光纤封装的金刚石纳米光子接口，利用锡空位色心与$^{117}$Sn核自旋实现高保真光学核自旋初始化与读出，并在无磁场下展示自旋门控单光子非线性，为可扩展量子网络提供多功能量子节点。
2023-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
