Fiber-coupled broadband quantum memory for polarization-encoded photonic qubits
该研究提出一种光纤耦合环路-开关量子存储平台，测得约54%的直通效率及按0.5^(N+1)缩放的存储效率，验证了不同存储周期下超宽带偏振光子量子比特的高保真存储，为量子网络提供低损耗存储方案。
2025-05-15 quant-ph
Storage of photonic time-bin qubits for up to 20 ms in a rare-earth doped crystal
光子量子比特的长时间量子存储器是实现长距离量子网络和中继器的必要组成部分。在稀土系综中将光态映射到相干自旋波上是一种特别有前途的量子存储方法。然而，由于所需的自旋波操纵引起的读出噪声，在量子水平上实现长时间存储仍然具有挑战性。在这项工作中，我们采用动态去耦技术和一个小磁场，以实现存储的六个时间模式为20，50和100 ms的$^{151}$ Eu $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体，基于原子频率梳存储器，其中每个时间模式平均包含一个光子左右。存储器的量子相干性通过存储两个时间仓量子位20 ms来验证，对于每个量子位的平均光子数$μ_\text{in}$ = 0.92 $\pm$ 0.04，平均存储器输出保真度为$F=(85\pm 2)\%$。量子位分析是在读出存储器时进行的，使用我们开发的一种复合绝热读出脉冲。
2022-03-23 quant-ph
Realization of reliable solid-state quantum memory for photonic polarization-qubit
忠实地存储未知的量子光态对于先进的量子通信和分布式量子计算应用是必不可少的。所需的量子存储器必须具有高保真度，以提高量子网络的性能。在这里，我们报告的光子偏振态的可逆转移到集体原子激发在一个紧凑的固态设备。量子存储器基于稀土离子掺杂晶体中的原子频率梳（AFC）。对单光子级相干脉冲的存储和恢复过程，我们获得了高达0.998的过程保真度。这种可靠的量子存储器是基于固态设备的量子网络的关键一步。
2012-05-13 quant-ph
Stopped light with storage times greater than one second using EIT in a solid
我们报告的演示光存储的时间大于一秒的镨掺杂Y $_2$ SiO $_5$使用电磁感应透明。长的存储时间是由这种材料中超精细跃迁可能的长相干时间实现的。固态系统的使用还使得能够在探针和耦合光束反向传播的情况下操作，从而允许容易地分离两个光束。由于样品的光学厚度较低，存储效率较低，正如所讨论的，这一缺陷应易于纠正。
2005-06-28 quant-ph
Controllably releasing long-lived quantum memory for photonic polarization qubit into multiple separate photonic channels
我们报告了一个实验，其中长寿命的光子偏振量子比特（PPQ）的量子存储器可控地释放到多个单独的通道中的任何一个。该方案利用单光子水平上任意偏振的相干信号光脉冲实现多光子量子点，并利用电磁感应透明机制将其存储在冷原子中。读取激光脉冲沿着与量子轴成小角度的方向传播，以将存储的PPQ释放到输出通道中。通过改变读取激光束的传播方向，我们可控地将获取的PPQ分别释放到7个不同的光子输出通道中。在其中一个输出通道上，在存储时间t= 0.85ms时，测得的PPQ的最大量子过程保真度为94.2%。在存储时间为6 ms时，量子过程保真度仍然超过78%，这是违反贝尔不等式的阈值。所展示的所存储的PPQ的可控释放可以扩展量子信息存储技术的能力。
2016-06-07 quant-ph
High efficiency photonic storage of single photons in cold atoms
高效的量子存储对于量子信息处理是高度期望的。正如某些应用所表明的那样，通用量子存储需要具有50%以上的存储效率才能超过不可克隆的限制。尽管在改进各种量子存储方面取得了重大进展，但单光子的最佳存储效率仍低于这一标准。通过将高度可控的单光子源与优化的量子存储集成在一起，我们在这里展示了基于电磁诱导透明的冷原子系综中单光子的光学存储，存储效率为65%。同时，我们的存储的非经典特性验证了通过良好的保持非经典和单光子性质的检索单光子。
2017-08-01 physics.atom-ph quant-ph
Highly efficient storage of 25-dimensional photonic qudit in a cold-atom-based quantum memory
在高维希尔伯特空间中构建有效的量子存储器是建立高维量子中继器的基本要求之一，它提供了许多优于二维量子系统的优点，例如更大的信息容量和增强的噪声弹性。迄今为止，还没有关于如何实现高效的高维量子存储器的报道。在这里，我们通过实验实现了一种量子存储器，它可以在高达25维的希尔伯特空间中运行，存储效率接近60%。所提出的方法利用了原子和光子之间的空间模式无关的相互作用，光子被编码在横向尺寸不变的轨道角动量模式。特别是，我们的存储器具有均匀的存储效率和低串扰干扰的25个单独的空间模式的光子，从而允许存储任意量子态编程从25个本征态的高维希尔伯特空间内，并最终有助于存储的25维量子态。这些结果对于实现长距离高维量子网络和量子信息处理具有重要的应用前景。
2023-01-03 quant-ph
Experimental storage of photonic polarization entanglement in a broadband loop-based quantum memory
本研究实验验证了一种基于环路的宽带量子存储器，成功存储偏振纠缠光子对中的一个光子，并通过贝尔不等式测试确认其维持纠缠的能力，实现了基本的纠缠分发协议。
2023-09-27 quant-ph
Mapping multiple photonic qubits into and out of one solid-state atomic ensemble
量子通信的未来挑战是可扩展的量子网络，它需要将光子量子比特相干和可逆地映射到静止的原子系统（量子存储器）上。现实网络的一个关键要求是能够在一个量子存储器中有效地存储多个量子比特。在这里，我们展示了相干和可逆映射的64个光学模式在单光子水平的时域到一个固态系综的稀土离子。我们的光-物质接口基于高带宽（100 MHz）原子频率梳，具有1微秒的预定存储时间。然后，我们可以在短<10 ns的时间模式（时间仓量子位）中编码许多量子位。我们通过同时存储和分析多个时间仓量子比特来展示映射的良好相干性。
2010-02-19 quant-ph
Quantum Light Storage in Solid State Atomic Ensembles
在本章中，我们将描述在固态环境中原子系综中量子光（预示的单光子和纠缠光子）的存储和检索。我们将考虑嵌入电介质晶体中的稀土离子系综。我们将描述用于创建与窄原子跃迁光谱兼容的量子光的方法，以及基于偶极重新定相的可能协议，该协议可用于将量子光可逆地映射到集体原子激发上。我们将回顾最先进的实验状态，并更详细地描述钕和镨掺杂晶体中的量子光存储实验。
2015-02-01 quant-ph
Faithful Solid State Optical Memory with Dynamically Decoupled Spin Wave Storage
我们报告的光存储器中的稀土掺杂的晶体具有长的存储时间，高达20毫秒，连同1.5 MHz的光带宽。这是通过将光学相干性转移到核自旋相干性来实现的，然后通过动态解耦来保护核自旋相干性免受环境噪声的影响。通过这种方法，我们实现了自旋波存储时间比固有自旋相干寿命增加33倍。不同退耦序列的比较表明，对初始自旋相干不敏感的序列提高了反演效率。最后，干涉实验表明，在整个存储过程中，输入脉冲的相对相位保持不变，可见度接近1，证明了动态解耦对延长量子存储器存储时间的有效性.
2013-02-14 quant-ph
Optical spin-wave storage in a solid-state hybridized electron-nuclear spin ensemble
固态杂质自旋与光学控制目前正在研究量子网络和中继器。其中，稀土离子掺杂晶体作为光的量子存储器是有希望的，具有潜在的长存储时间，高多模容量和高带宽。然而，对于自旋，通常在有利于电子自旋的带宽和有利于核自旋的存储时间之间存在权衡。在这里，我们提出了使用高度杂化的电子-核超精细态的光存储实验在$^{171}$ Yb $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$，其中的杂化可以提供长的存储时间和高带宽。我们达到了1.2 ms的存储时间和10 MHz的光存储带宽，其目前仅受光控制脉冲的拉比频率的限制。在这个原理证明演示中，内存效率大约为3%。该实验构成了第一个使用任何具有电子自旋的稀土离子的自旋态的光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路，这是量子中继器的关键资源。
2020-04-24 quant-ph
Restoring polarization entanglement from solid-state photon sources by time-dependent photonic control
Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出了一种光子补偿协议，通过在光子域中直接消除发射体诱导的相位演化，恢复固态光源中的偏振纠缠，无需时间后选择和检测器时间分辨率。
2026-04-14 quant-ph
Bose-Einstein condensate as a quantum memory for a photonic polarization qubit
基于电磁感应透明的方案被用于在玻色-爱因斯坦凝聚体中存储光。在这个过程中，光子偏振量子比特被存储在原子塞曼态中。存储过程的性能被表征和优化。平均过程保真度为1.000 +/- 0.004。对于长的存储时间，磁场的时间波动降低了该值，产生1.1 +/- 0.2 ms的保真度的寿命。脉冲能量的写入-读取效率可以达到0.53 +/- 0.05。
2012-02-14 quant-ph
On-demand storage of photonic qubits at telecom wavelengths
电信波长的量子存储器对于基于现有光纤网络构建大规模量子网络至关重要。电信光子量子比特的按需存储是这种网络应用的基本要求，但尚未得到证明。在这里，我们展示了电信光子量子比特的存储和按需检索使用的激光写入波导制作在$^{167}$ Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$晶体。波导存储器的两端直接与光纤阵列连接，光纤到光纤的效率为51%。用单光子相干脉冲编码的时间仓量子比特可以获得98.3（1）%的存储保真度，这远远超过了经典的测量和准备策略所能达到的最大保真度。该器件具有高可靠性、易扩展性，可直接集成到光纤网络中，在基于光纤的量子网络中发挥重要作用。
2022-11-16 physics.optics quant-ph
Optical storage for 0.53 seconds in a solid-state atomic frequency comb memory using dynamical decoupling
具有长存储时间的量子存储器是长距离量子网络的关键元件。特别是原子频率梳（AFC）存储器已经显示出很大的希望，以履行这一角色，已经证明了多模容量和自旋光子量子相关性。然而，存储器存储时间到目前为止被限制为大约1毫秒，在零施加磁场下在Eu ${}^{3+}$掺杂Y ${}_2$ SiO ${}_5$晶体中实现。受研究显示在施加的磁场下增加的自旋相干时间的启发，我们开发了一种AFC自旋波存储器，其在特定方向上利用弱15 mT磁场，其允许用于AFC存储器操作的有效光学和自旋操纵。利用这种场配置，使用简单的自旋回波序列，AFC自旋波存储时间增加到40 ms。此外，通过应用动态去耦技术的自旋波相干时间达到530毫秒，一个300倍的增加，相对于以前的AFC自旋波存储实验。这一结果为在固态系综存储器中长时间存储量子信息铺平了道路。
2020-04-24 quant-ph
Single-photon-level optical storage in a solid-state spin-wave memory
长寿命的量子存储器是实现量子中继器方案的严格要求。固态稀土离子掺杂系统的最新进展证明了它们作为这种系统的非常强有力的候选者的地位。然而，迄今为止，基于单光子水平的自旋波存储的光学存储器还没有在这样的系统中显示，这对于实现量子中继器所需的长存储时间至关重要。在这封信中，我们表明，它是可能的，执行一个完整的原子频率梳（AFC）计划，包括自旋波存储，与弱相干脉冲的$\bar{n} = 2.5 \pm 0.6$光子每脉冲。我们详细讨论了获得这一结果所需的实验步骤，并证明了存储的时间仓脉冲的相干性。我们展示了存储过程中每个模式的$(7.1 \pm 2.3)10^{-3}$光子的噪声水平，这种相对较低的噪声水平为未来在稀土掺杂晶体中使用自旋波的量子光学实验铺平了道路。
2013-01-29 quant-ph
Telecom-band integrated multimode photonic quantum memory
针对大容量兼容光纤通信的量子网络需求，团队在激光直写Er³⁺:LiNbO₃波导芯片上实现电信波段光纤集成多模单光子量子存储，可存330个时间模式，符合率提升167倍，推动集成光子量子网络发展。
2023-06-14 quant-ph
Efficient Storage of Multidimensional Telecom Photons in a Solid-State Quantum Memory
针对铒离子固态量子存储器条件苛刻的问题，本文采用原子频率梳协议与新型初始化方案，实现偏振、频率和时间仓多维电信光子量子比特的高效存储，效率提升逾十倍且保真度超过92%。
2024-12-07 quant-ph
Hybrid integration of solid-state quantum emitters on a silicon photonic chip
可扩展的量子光子系统需要耦合到集成光子器件的有效单光子源。固态量子发射器可以高效率地产生单光子，而硅光子电路可以在集成器件结构中操纵它们。因此，结合这两种材料平台可以显着增加集成量子光子器件的复杂性。在这里，我们展示了固态量子发射器到硅光子器件的混合集成。我们开发了一种拾放技术，可以定位外延生长的InAs/InP量子点发射在电信波长的硅光子芯片上确定性与纳米级精度。我们采用绝热锥形的方法将量子点的辐射高效率地传输到波导中。我们还采用了一个芯片上的硅光子分束器进行Hanbury-Brown和Twiss测量。我们的方法可以将预先表征的III-V量子光子器件集成到大规模光子结构中，以实现由许多发射器和光子组成的复杂器件。
2017-08-12 physics.app-ph quant-ph
Theory of cavity-enhanced non-destructive detection of photonic qubits in a solid-state atomic ensemble
光子量子比特的非破坏性检测将在光子量子信息处理和量子通信中得到重要应用。在这里，我们提出了一种方法的基础上，包含一个合奏的稀土离子的固态腔。首先，将包含许多光子的探测脉冲存储在系综中。然后，一个代表时间仓量子比特的单个信号光子在系综上印上一个相位，这是由于AC斯塔克效应。该相位不依赖于信号光子的确切定时，这使得检测对时间仓量子比特状态不敏感。然后，探测脉冲被恢复，并通过零差检测来检测其相位。我们表明，腔导致的依赖性的印记相位上的{ \it探针}光子数，这导致一个扩展的探测相位，在对比简单的移位，发生在没有一个腔。然而，我们表明，这种情况下仍然允许非破坏性检测的信号。我们讨论了该计划的潜在实现，表明高成功概率和低损失应同时实现。
2018-07-12 quant-ph
High-fidelity multi-photon-entangled cluster state with solid-state quantum emitters in photonic nanostructures
本文提出利用量子点发射器周期性驱动与光子晶体波导接口，在固态纳米结构中确定性生成高保真多光子 GHZ 态和一维簇态，其保真度与生成速率超越现有融合方法，为基于测量的量子通信与计算提供可扩展方案。
2021-03-02 quant-ph
Room-temperature storage of quantum entanglement using decoherence-free subspace in a solid-state spin system
我们实验证明室温存储的量子纠缠使用两个核自旋弱耦合的电子自旋由一个单一的氮空位中心在金刚石。我们实现了对三量子比特自旋系统的通用量子门控制，并在两个核自旋的无消相干子空间中产生了编码的纠缠态。通过注入任意的集体噪声，我们证明了无退相干纠缠态的相干时间比其他纠缠态的相干时间长一个数量级。
2017-11-08 quant-ph
Quantum Storage of Photonic Entanglement in a Crystal
纠缠是量子物理的基本特征。大量的实验努力致力于利用各种物理系统之间的纠缠。特别是，光和物质系统之间的纠缠是有趣的，因为它们在未来的量子信息技术，如量子中继器和量子网络中的“飞行”和静止量子比特的前景角色。在这里，我们报告的第一个演示之间的纠缠光子在电信波长和一个单一的集体原子激发存储在晶体中。能量-时间纠缠对中的一个光子被映射到晶体上，然后在预定的存储时间后被释放到定义良好的空间模式中。另一个光子是电信波长，并通过50米光纤链路直接发送到分析仪。通过违反Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）不等式几乎三个标准差（S=2.64+/-0.23）来证明纠缠到晶体和晶体背面的成功转移。这些结果代表了基于固态器件的量子通信技术的重要一步。特别是，我们的资源为构建用于长距离量子网络的高效多路复用量子中继器铺平了道路。
2010-11-10 quant-ph
Qubit teleportation between a memory-compatible photonic time-bin qubit and a solid-state quantum network node
Department of Applied Physics, University of Geneva（日内瓦大学应用物理系）；Constructor University Bremen GmbH（不来梅构造大学有限公司）
本研究展示了一种连接固态量子网络节点与兼容型光子时间-bin量子比特的量子接口，实现了75.5±1.0%的量子传送保真度。
2024-03-27 quant-ph
Phase Coherence and Control of Stored Photonic Information
我们报告演示的相位相干性和控制最近开发的“光存储”技术。具体来说，我们使用一个脉冲磁场来改变原子自旋激发的相位，这是由于光脉冲在温暖的Rb蒸汽中减速和储存。然后，我们将自旋激发转换回光，并在光学干涉测量中检测所产生的相移。光子态在物质中的相干存储对于实际实现量子信息处理中的许多基本概念是必不可少的。
2001-08-09 quant-ph
Spectral multiplexing for scalable quantum photonics using an atomic frequency comb quantum memory and feed-forward control
量子光学和量子信息科学的未来多光子应用需要同时存储许多光子状态的量子存储器，每个光子状态被编码为不同的光学模式，并且使得能够在存储期间选择任何输入和特定检索模式之间的映射。在这里，我们以量子中继器为例，展示了如何使用具有固定存储时间的光谱复用状态和存储器，从而允许光谱模式之间的映射。此外，使用Ti：Tm：LiNbO3波导冷却到3开尔文，相位调制器和光谱滤波器，我们展示了存储，然后是所需的前馈控制的频率操纵与时间仓量子比特编码到多达26个多路复用的光谱模式和97%的保真度。
2014-07-18 quant-ph
Raman Quantum Memory of Photonic Polarised Entanglement
粒子间的量子纠缠被认为是量子信息的一个基本特征，在这种量子信息中，必须给出整个系统的量子态，而不是单独描述单个粒子。构建光子纠缠的量子存储器是实现量子网络的关键，以前已有许多存储协议实现了这一点。其中拉曼量子存储器具有宽带、高速等优点，在量子网络和量子计算中具有巨大的应用潜力。然而，光子偏振纠缠的拉曼量子存储是一个具有挑战性的工作，仍然缺乏。本文报道了两种基于气体原子系综的拉曼量子存储器：1。单光子路径和偏振混合纠缠的拉曼量子存储。2.两粒子光子偏振纠缠态的喇曼存储。这两种不同的拉曼光子纠缠存储的实验结果在量子信息科学中具有很好的应用前景。
2014-11-06 quant-ph
Qumode-Based Quantum Image Storage with Entropy-Guided Frame Indexing and Fidelity-Preserved Retrieval
本文提出一种基于连续变量光子系统与qumode的量子图像存储框架，利用delta演化机制和冯·诺依曼熵引导帧索引实现高效存储与可扩展检索，并通过Strawberry Fields仿真验证了保真度保持特性。
2025-07-04 quant-ph
Storage and retrieval of heralded telecommunication-wavelength photons using a solid-state waveguide quantum memory
大规模量子网络将使用波长相同的光子，通过光纤通道在远程测量、存储和处理节点之间交换量子信息。与双波长光子兼容的量子存储器是构建这种量子网络的关键要素。在这里，我们展示了使用固态波导量子存储器的存储和检索预示着1532 nm波长的光子。预示的光子是来自光子对源，是基于参数下转换，和我们的量子存储器是基于6 GHz带宽的原子频率梳使用低温冷却的掺铒锂铌酸盐波导的非均匀加宽的吸收线制备。使用不同的磁场下的持续光谱烧孔，我们确定的存储器是由人口转移到铌和锂核自旋水平。尽管存储时间和效率有限，但我们的演示代表了在电信频段运行的量子网络和使用行业标准晶体开发片上量子技术的重要一步。
2018-04-16 quant-ph
On-chip storage of broadband photonic qubits in a cavity-protected rare-earth ensemble
固态光发射器的集合能够实现光子量子比特的宽带量子存储和转换，并应用于高速光量子网络，用于安全通信，全球计时和互连未来的量子计算机。为了实现利用系综的相干量子信息传输，目前使用自旋重定相技术来减轻由非均匀加宽引起的快速退相干。在这里，我们使用一个密集的钕稀土离子强烈耦合到纳米光子谐振器的合奏证明，通过腔保护，一个单光子激发的消相干几乎完全抑制-一种新的技术，用于访问集体耦合的消相干自由子空间。因此，腔场和原子超辐射态之间的受保护拉比振荡能够将光子频率量子比特（约50 GHz带宽）超快速传输到离子中，然后以98.7%的保真度进行检索。通过将超辐射激发耦合到其他长寿命的稀土自旋态，这项技术将使宽带，随时可用的量子存储器和快速的光-微波转换器成为可能。
2016-09-06 physics.atom-ph quant-ph
Storage of hyperentanglement in a solid-state quantum memory
两个光子可以同时共享偏振、能量-时间、空间模式和轨道角动量等多个自由度之间的纠缠。这种资源被称为超纠缠，它已被证明是光学量子信息处理的重要工具。在这里，我们展示了在固态量子存储器中光子超纠缠的量子存储和检索。产生一对在偏振和能量-时间上纠缠的光子，使得一个光子存储在量子存储器中，而另一个光子具有适合于在光纤中传输的电信波长。我们测量了每个自由度的Clauser-Horne-Shimony-Holt（CHSH）贝尔不等式的违反，独立于另一个，这证明了成功的存储和检索的两个比特的纠缠共享的光子。我们的方案与光纤中的长距离量子通信兼容，特别适用于量子中继器中的线光纠缠纯化。
2015-02-27 quant-ph
An integrated whispering-gallery-mode resonator for solid-state coherent quantum photonics
定制的光子腔允许增强光-物质相互作用，最终创建完全相干的量子界面。在这里，我们报告一个集成的微盘腔含有自组装量子点相干路由不同的接入波导之间的光子。我们测量了腔品质因数约为10，000的Purcell因子$F_{exp}=6.9\pm0.9$，使我们能够观察到量子点的光子相干散射的清晰特征。我们展示了这个集成系统如何可以相干地重新路由之间的下降和总线端口的光子，以及如何控制这种路由的失谐的量子点和谐振器，或通过激发光束的强度，其中一个临界光子数小于一个光子每个寿命是必需的。我们讨论了这种方法的优点和局限性，重点是如何相干散射和单光子非线性可以用来提高量子设备，如路由器或贝尔状态分析仪的效率。
2021-07-27 quant-ph
Bichromatic Driving of a Solid State Cavity QED System
利用双色驱动固体腔量子电动力学系统探测腔修饰态跃迁，观察系统与光场的相干相互作用。我们从理论上证明了由量子点与光子晶体腔强耦合组成的固态系统中的高阶腔修饰态、超分裂和交流斯塔克位移。对于非共振情况，声子介导量子点和光子谐振器之间的非共振耦合，这是固态腔量子电动力学所特有的现象。
2011-08-27 quant-ph
Quantum Storage of Qubits in an Array of Independently Controllable Solid-State Quantum Memories
本文在十个可控寻址的固态时分复用存储单元阵列中实现了单光子水平路径与时间箱量子比特的量子存储，测得高保真度超越经典界限，并验证了双单元顺序存储与集体读出，为固态随机存取量子存储器发展奠定基础。
2025-09-15 quant-ph
Generation of light with multimode time-delayed entanglement using storage in a solid state spin-wave quantum memory
在这里，我们演示了产生和存储纠缠在一个固态自旋波量子存储器与按需读出使用的过程中的rephased放大自发发射（RASE）。由掺杂到Y $_2$ SiO $_5$晶体中的Pr $^{3+}$离子的反转系综产生的放大自发辐射（ASE）在Praseo_2系综的集体态和输出光之间产生纠缠。然后使用四能级光子回波技术重新定相合奏。当RASE作为自旋波存储长达5 $μ$ s时，ASE和其回波之间的纠缠被确认，并且不可分性破坏被保留。RASE被证明是时间多模与两个时间模式之间的几乎完美的兼容性证明。这些结果为多模固态量子存储器在可扩展量子网络中的应用铺平了道路。
2016-07-29 quant-ph
A millisecond integrated quantum memory for photonic qubits
本文在151Eu3+:Y2SiO5晶体中利用激光写入波导和片上电波导动力学解耦，实现了1.021 ms的光子量子比特存储及12.0(0.5)%效率，证明集成量子存储器优于光纤延迟线。
2025-04-10 quant-ph
High-speed thin-film lithium niobate quantum processor driven by a solid-state quantum emitter
可扩展的光子量子计算架构对光子处理设备提出了严格的要求。对低损耗高速可重构电路和接近确定性的资源状态发生器的需求是一些最具挑战性的要求。在这里，我们开发了一个集成的光子平台的基础上的薄膜锂钛酸盐和接口，它与确定性的固态单光子源的基础上的量子点在纳米光子波导。产生的光子用低损耗电路处理，可编程速度为几GHz。我们实现了各种关键的光子量子信息处理功能的高速电路，包括片上量子干涉，光子解复用，和可重编程的四模式通用光子电路。这些结果表明，通过将集成光子学与固态确定性光子源以异构方法合并以扩大规模，可扩展光子量子技术有希望向前发展。
2022-11-10 physics.optics quant-ph
One-Way Quantum Repeater with Rare-Earth-Ions Doped in Solids
提出利用固体中掺杂稀土离子与纳米腔耦合高效生成光子簇态，并采用多路复用方案，以少于100个量子发射器在数千公里距离上实现兆赫兹密钥率，用于一向量子中继器节点。
2024-04-13 quant-ph
Quantum Storage of Three-Dimensional Orbital-Angular-Momentum Entanglement in a Crystal
在这里，我们提出了三维轨道角动量光子纠缠在稀土离子掺杂晶体的量子存储。通过对存储后的Bell型不等式（$S=2.152\pm0.033$）的破坏，证明了纠缠和存储过程的性质.记忆过程的保真度是$0.993\pm0.002$，这是通过三维的完整量子过程断层扫描确定的。在高维空间中存储的弱相干脉冲的可见性的评估表明，存储器是高度可靠的51个空间模式。这些结果为基于固态器件的高维多路复用量子中继器的构建铺平了道路。稀土基光处理器的多模处理能力超越了时间和光谱的自由度，这可能为光子信息处理提供一种有用的工具。
2015-08-15 quant-ph
Wavelength convertible quantum memory satisfying ultralong photon storage and near perfect retrieval efficiency
研究了自旋态非均匀展宽的双λ型固体系综中波长可转换量子存储器的量子相干性控制。与自旋衰减均匀的典型原子介质不同，自旋非均匀加宽的固体系综需要在量子相干性控制中进行反直觉的访问，以避免自发发射引起的量子噪声。固体系综中的这种量子相干性控制导致接近完美的恢复效率，并且适用于高达自旋相位弛豫时间的超长光子存储。在这里，反直观的量子相干性控制的基本物理不仅为双光子（拉曼）相干瞬态，但也为一个详细的相干转移机制，导致频率上/下转换。这项工作揭示了量子光学存储器的潜在应用，满足无噪声，近乎完美，超长和多模光子存储，其中量子中继器，可扩展纠缠量子比特和磁力测量将是即将到来的受益者。
2018-02-20 quant-ph
Deterministic Storage and Retrieval of Telecom Quantum Dot Photons Interfaced with an Atomic Quantum Memory
固态单光子源和原子量子存储器的混合接口是光子量子技术的一个长期追求的目标。在这里，我们展示了确定性的存储和检索的光子从半导体量子点在原子系综量子存储器在电信波长。我们将来自InAs量子点的单光子存储在高带宽的基于铷蒸气的量子存储器中，总的内部存储效率为$(12.9 \pm 0.4) \%$。回收光子的信噪比为$18.2\pm 0.6$，仅受探测器暗计数的限制。这一演示为依赖分布式纠缠的量子技术铺平了道路，特别适合于光子量子网络。
2023-03-07 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
Toward a Scalable Linear-Cavity Enhanced Warm-Vapor Photonic Quantum Memory
该研究提出一种线性腔增强的暖蒸气ORCA量子存储器，通过强磁场与偏振控制实现无多普勒相互作用，无需光泵浦，以更小体积和功耗实现GHz带宽、近单位效率、无噪声的量子存储，并证明大规模阵列的可行性。
2025-10-10 quant-ph
Deterministic generation of all-photonic quantum repeaters from solid-state emitters
量子中继器是量子通信网络中的节点，其允许在大距离上可靠地传输纠缠。最近表明，在所谓的图形状态中的高度纠缠光子可以用于全光子量子中继器，与基于原子存储器的中继器相比，其需要的资源少得多。然而，通过成对概率纠缠产生来构建多光子纠缠态的标准方法严重限制了可以创建的状态的大小。在这里，我们提出了一个协议的确定性产生的大光子中继器状态使用量子发射器，如半导体量子点和固体中的缺陷中心。我们发现，任意大的中继状态可以产生仅使用两个耦合的发射器，减少了6个数量级的光子源的必要数量。我们的协议包括一个内置的冗余，这使得它对光子丢失有弹性。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
In-situ three-dimensional strain engineering of solid-state quantum emitters in photonic structures towards scalable quantum networks
针对固态量子发射体光谱非均匀性挑战，开发了基于PDMS的低温兼容原位三维应变工程平台，实现了量子点发射能量独立调节与精细结构分裂消除，为可扩展量子网络提供强大工具。
2025-04-03 physics.optics quant-ph
Deterministic generation of large-scale entangled photonic cluster state from interacting solid state emitters
创造大的高度纠缠的“簇”态的能力对于基于测量的量子计算是至关重要的。我们发现，确定性的多光子纠缠可以从耦合的固态量子发射器创建，而不需要任何两个量子比特门，无论发射器是否相同。特别是，我们提出了一个通用的方法，通过直接使用的始终在线的交换相互作用，结合单量子比特操作的控制纠缠创建。这是用来提供一个配方，用于产生二维，集群状态纠缠光子，可以进行与现有的实验能力在量子点。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum storage of 1650 modes of single photons at telecom wavelength
为了充分发挥量子网络的潜力，人们应该能够以可观的速率在长距离上分配量子资源。因此，网络中的所有组件都需要具有大的多模容量来操纵光子量子态。为此，多模光子量子存储器，特别是在电信波长下工作的光子量子存储器，仍然是一个关键的挑战。在这里，我们展示了在1532 nm的光谱时间复用量子存储器。在10米长的低温冷却掺铒石英光纤中，采用原子频率梳协议实现了通信波段单光子的多模量子存储。多路复用包括五个光谱通道-每个10 GHz宽-并且在每个通道中多达330个时间模式，从而同时存储1650个单光子模式。我们的演示为高速率量子网络打开了大门，这对未来的量子互联网至关重要。
2023-02-08 quant-ph
An integrated processor for photonic quantum states using a broadband light-matter interface
量子光脉冲的忠实存储和相干操纵是实现长距离量子通信和量子计算的关键。将这些功能结合在光-物质界面中，可以与其他光子量子技术（例如纠缠光子源）集成在芯片上，是迈向这些应用的重要一步。到目前为止，只有几个示范的相干脉冲操纵利用光学存储设备兼容的量子态，只有在原子气体介质（使集成困难）和有限的能力。在这里，我们描述了一个宽带波导量子存储器的基础上原子频率梳（AFC）协议可以被用作一个可编程处理器，基本上任意的光谱和时间操纵的个人量子光脉冲。利用弱相干光脉冲在几个光子的水平，我们的实验演示了排序，时间到频率复用和解复用，分裂，干涉，时间和光谱滤波，压缩和拉伸以及选择性延迟。我们的集成光-物质接口提供了高速率、鲁棒且易于配置的量子光脉冲操作，使完全实用的光量子器件更接近现实。此外，由于AFC协议适合于存储强光脉冲，我们的处理器也可以在经典通信中找到应用。
2014-04-24 quant-ph
Atomic vapor quantum memory for a photonic polarization qubit
我们报道了一种用于光子极化量子比特的原子蒸气量子存储器的实验实现。极化量子比特的量子存储器的性能，实现了在两个空间上分离的温暖的铷原子在一个单一的蒸汽细胞的合奏电磁诱导的透明度，其特征在于与量子过程层析成像。在长达16 μs的存储时间内，工艺保真度优于0.91。
2010-11-25 quant-ph
A hybrid quantum photonic interface for $^{171}$Yb solid-state qubits
YVO $_4$中的$^{171}$ Yb $^{3+}$具有良好的光寻址能力、优异的自旋特性和二次核自旋量子寄存器，是构建量子网络的一个有希望的候选者。然而，相关联的长光学寿命需要耦合到光学谐振器，以更快地发射单光子并便于控制单$^{171}$ Yb离子。以前，单个$^{171}$ Yb离子通过将它们耦合到经由长聚焦离子束铣削制造的单片光子晶体腔来寻址。在这里，我们设计并制作了一个基于离子耦合到GaAs光子晶体腔的渐逝场的混合平台。我们在实验上检测和演示了单个$^{171}$ Yb离子的相干光控制。对于最强耦合的离子，我们发现寿命减少了64倍。结果表明，一个有前途的路线走向量子网络与$^{171}$ Yb：YVO $_4$使用高度可扩展的平台。
2022-12-05 physics.atom-ph quant-ph
Photonic Quantum Computation with Waveguide-Linked Optical Cavities and Quantum Dots
提出了一种新的固态光子量子计算方案，将光腔中的光子作为量子比特来计算。量子门可以通过波导将腔与量子点耦合来实现。所提出的方案允许可编程和确定性的门操作和系统可以扩展到许多量子比特。
2011-01-18 quant-ph
Cyclical Quantum Memory for Photonic Qubits
我们已经进行了一个原理验证实验，在该实验中，来自参数下转换源的单光子的偏振态中编码的量子比特被相干地存储并从量子存储器设备中读出。该存储设备利用了一个简单的自由空间存储循环，提供了一个可以与量子计算机的周期时间同步的周期性读出。通过使用高速偏振Sagnac干涉仪开关，在开关操作期间保持光子量子比特的相干性。
2002-07-08 quant-ph
Deterministic generation of large-scale photonic GHZ states utilizing spin echo in a solid-state quantum light source
The Physics Department and the Solid State Institute, Technion-Israel Institute of Technology（以色列理工学院物理系与固体研究所）；Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, School of Physics, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院光电材料与技术国家重点实验室）；Guangdong Technion-Israel Institute of Technology（广东以色列理工学院）
本文展示一种基于半导体量子点的器件，利用自然自旋回波概念，可在GHz速率下确定性产生超过12个光子的GHZ态，有望改进为高性能GHZ源以降低光子量子技术开销。
2026-10-09 quant-ph
