Quantum projectors implemented with optical directional couplers fabricated by Na/K ion-exchange in soda-lime glass
我们提出了一个初步的理论和实验研究的量子投影仪实现的集成光学定向耦合器的钠钙玻璃离子交换钠/钾工艺。理论上考虑由级联的2 × 2定向耦合器形成的器件，以显示其实现N维量子投影测量的能力，并伴随着1-qudit状态的产生。由于这些器件的基本单元是2 × 2定向耦合器，我们提出了一个实验研究，获得，通过光学特性，经验关系的制造和光学参数的这种耦合器。同样，一个二维量子投影仪证明在这样一种方式，投影测量获得的X（对角）和Y（圆形）基地的状态。
2021-02-01 quant-ph
GaN directional couplers for integrated quantum photonics
大截面GAN波导被认为是实现集成量子光子电路的合适结构。这种几何形状的定向耦合器已被设计与援助的光束传播方法和使用电感耦合等离子体蚀刻制造。扫描电子显微镜检查表明，高品质的端面耦合和耦合区域中的肋对之间的明确定义的间隙。在800 nm处的光学特性示出了单模操作和耦合长度依赖的分光比。通过测量可见度为96%的宏欧曼德尔倾角，在定向耦合器中观察到简并光子对的双光子干涉。
2012-02-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
A fixed phase tunable directional coupler based on coupling tuning
针对传统可调定向耦合器无法在调谐反射率时保持固定相位的问题，提出基于薄膜铌酸锂平台耦合常数调谐的优化TDC设计，实现任意反射率调谐与宽波长范围相位一致，且抗制造误差强，助力高性能光子集成电路发展。
2024-10-04 physics.optics quant-ph
Generation of squeezed light in a nonlinear asymmetric directional coupler
我们证明了由线性波导和非线性波导组成的非线性非对称定向耦合器是一种有效的单模压缩光源。在一定条件下，对于特定的模式，对入射相干光束，用准概率函数、光子数分布和相位分布证明了这一点。
2011-07-27 quant-ph
Demonstration of Hong-Ou-Mandel interference in an LNOI directional coupler
本研究在自主设计制备的绝缘体上铌酸锂（LNOI）定向耦合器中，实现电信波长单光子的Hong-Ou-Mandel干涉，测得原始可见度为(93.5±0.7)%，为LNOI平台的复杂量子实验奠定基础。
2022-12-23 physics.optics quant-ph
Dual-Drive Directional Couplers for Programmable Integrated Photonics
一种新型的光子集成电路采用组合的分束镜和加载有相位致动器的波导的大规模集成，以提供可以动态重新配置的复杂线性处理功能。在这里，我们提出并实验证明了热致动双驱动定向耦合器（DD-DC）的设计，集成在氮化硅平台，既作为一个独立的光学元件提供任意的光学分束和共同的相位，以及其使用在波导网格安排。我们分析了实验演示的第一个集成的三角形波导网格的安排，以及第一DD-DC的安排，随着其性能和可扩展性的扩展分析。
2019-06-14 physics.app-ph physics.optics quant-ph
High-Fidelity Integrated Quantum Photonic Logic Via Robust Directional Couplers
Tel Aviv University（特拉维夫大学）；Quantum Pulse Ventures Ltd.（量子脉冲有限公司）
本研究提出一种被动几何设计策略，通过稳健方向耦合器提升量子逻辑门保真度，实现高保真集成量子光子逻辑。
2026-01-13 physics.optics quant-ph
On-chip Rotated Polarization Directional Coupler Fabricated by Femtosecond Laser Direct Writing
提出了一种基于光子芯片的旋转偏振定向耦合器。我们提出了一种双轨道的方法来改变相邻轨道之间的折射率分布，形成具有任意双折射光轴的单波导。我们构造了一个RPDC与两个轴旋转波导耦合在一个强的制度。对于相应的正交偏振，得到的平均消光比约为16dB和20dB。通过重构Stokes矢量来测试RPDC的投影性能，在0个$^\circ$和45个$^\circ$ RPDC中，对理想初始态的平均投影率分别达到98.1%和96.0%。
2018-12-19 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Detection of two-mode spatial quantum states of light by electro-optic integrated directional couplers
我们研究的操纵和检测的双模空间量子态的光通过一个可重构的集成器件内置在一个电光材料中的Kolgelnik-Schmidt配置，它提供了更高的误差容限的制造缺陷和更大的集成密度比其他电流方案。SU（2）变换在引导空间模式上以这样一种方式实现，即通过空间双模零差检测重建光场强度量子概率分布，以及通过弱值重建全光场强度波函数。这种方法可以很容易地推广到空间N模输入量子态。除了它在表征光学量子态方面的有用性外，还强调了它在测量所谓的广义量子极化方面的应用。
2020-04-10 physics.optics quant-ph
Accurate Modeling of Directional Couplers with Oxide Cladding: Bridging Simulation and Experiment
本文通过实验、仿真和电子显微镜发现氧化包层密度变化是定向耦合器仿真与实验差异的主因，提出有效沟槽介质模型（ETMM）实现高精度复现，并量化其对SU(2)对称参数的影响。
2025-05-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A single-phonon directional coupler
本研究首次展示4端口单声子定向耦合器，通过调节耦合区长度实现可控分束比，并用单声子福克态验证量子级性能，为可扩展集成声子平台奠定基础。
2025-10-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
N00N states from a single non-linear directional coupler
在寻求可应用的量子信息技术时，小型化、紧凑和可扩展的源是至关重要的。在这里，我们提出了在单个非线性光学元件中产生2光子N00N态而无需进一步后处理的概念。基于周期极化波导耦合器，我们提出了在这种器件中通过0型参量下转换产生态的原理。利用线性光学元件的本征模描述，我们利用离域光子对产生在测量基中产生N00N态。我们表明，我们能够消除窄带光谱滤波的需要，以及泵浦光的相位稳定，使这种方法成为一种优雅的方式来产生2光子N00N状态。
2014-12-01 quant-ph
Shortcut to Adiabatic Passage in a Waveguide Coupler with Allen-Eberly scheme
我们提出了一种利用绝热通道的定向耦合器，用于具有组态依赖的Allen-Eberly方案的二能级原子系统。耦合器采用了最近发展起来的绝热通过法（STA）的捷径，该方法采用无跃迁量子驱动算法。研究表明，利用STA可以在保持功率传输效率100%的前提下，显著减小器件长度，并且与绝热方法相比，在功率切换的鲁棒性和保真度方面具有更大的优势。
2015-02-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Cryogenic electro-optic modulation in titanium in-diffused lithium niobate waveguides
锂离子电池是集成量子光学的一个很有前途的平台。在这个平台中，我们的目标是有效地操纵和检测量子态结合超导单光子探测器和调制器。超导单光子探测器的低温操作决定了在相同操作条件下电光调制器的优化。为此，我们在环境温度和低温下都测试了相位调制器、定向耦合器和偏振转换器。这些调制器的工作电压$V_{π/2}$由于电光效应的降低而增加，对于相位调制器降低74%，对于定向耦合器降低84%，对于偏振转换器降低35%，低于8.5 $\,\mathrm{K}$。相位调制器保持其宽带特性，并在所表征的波长范围内调制光。定向耦合器的未偏置条状态改变了85 $\,\mathrm{nm}$的波长偏移，同时将器件冷却到5 $\,\mathrm{K}$。偏振转换器使用周期性极化来相位匹配两个正交偏振。当冷却到5 $\,\mathrm{K}$时，所用极化的相位匹配波长改变112 $\,\mathrm{nm}$
2022-02-01 physics.optics quant-ph
Nonclassical Light in a Three-Waveguide Coupler with Second-Order Nonlinearity
本文研究三波导非线性耦合器中的压缩态产生，采用相空间和微扰方法分析参数影响，确定最佳压缩度，为量子技术中非经典光源开辟新途径。
2024-06-25 physics.optics quant-ph
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Monolithic Integration of a Quantum Emitter with a Compact On-chip Beam-splitter
集成量子光学电路的基本组件是在单光子水平上操作的片上分束器。在这里，我们展示了单片集成的按需量子发射器的形式，一个单一的自组装InGaAs量子点（QD）与紧凑的（>10 μ m），空气包层，独立的定向耦合器作为反聚束光的分束器。通过使用嵌入在装置的输入臂之一中的QD发射的单光子来测试装置。我们通过进行Hanbury Brown-Twiss（HBT）测量验证了QD信号的单光子性质，并通过对来自定向耦合器的单独输出端口的信号进行互相关来证明单光子束分裂。
2014-06-04 physics.optics quant-ph
Generation of photon pairs by spontaneous four-wave mixing in linearly uncoupled resonators
我们提出了一个详细的研究的自发四波混频的光子对的产生在一个结构组成的两个线性非耦合的谐振腔，能量可以从一个谐振腔转移到另一个只有通过非线性相互作用。具体来说，我们考虑的情况下，两个跑道形的谐振器连接的耦合器，设计，以保证每个谐振器的谐振梳可以独立调谐，并允许属于不同的梳模式之间的非线性相互作用。我们表明，这样的耦合器可以实现在至少两种方式：一个定向耦合器或马赫-曾德尔干涉仪。对于这两种情况下，我们推导出通过单泵自发四波混频的对产生率的解析表达式，并比较这些结果与实现在一个单一的环形谐振器。
2023-01-20 physics.optics quant-ph
Deterministic separation of arbitrary photon pair states in integrated quantum circuits
在集成器件内产生的纠缠光子对通常必须在空间上分离，以便随后在量子线路中对其进行操纵。原则上，确定性和普适性的分离可以通过反结合双光子量子干涉来实现。然而，这种干扰促进对分离（IFPS）尚未得到广泛的研究，在集成的设置，集成耦合器的强偏振和波长依赖性-而不是散装光学分束器-可以有重要的影响，超越相同的光子制度的性能。本文提供了一个详细的审查IFPS和检查这些依赖性如何影响分离保真度和干扰可见性。通过集成的定向耦合器将焦点传递给IFPS。该分析同样适用于片上和光纤内实现，并且可以扩展到其他耦合器架构，例如多模干涉仪。当存在耦合器色散时，分离性能可以取决于光子带宽、光谱纠缠和色散的线性度。在适当的条件下，由于非经典干涉的损失而导致的分离保真度的降低可以通过经典波长解复用效应来完美地补偿。这项工作通知电路的设计以及性能评估，以实现通用的光子对分离的状态与可调的任意属性。
2015-12-24 physics.optics quant-ph
Single-photon description of the lossless optical Y coupler
本文利用对称性推导出三端口光学Y耦合器的幺正散射矩阵，揭示其兼具馈前器件与无方向偏置散射器的混合特性，并设计了Grover四端口和可调法布里-珀罗干涉仪等新型光学系统。
2024-08-27 quant-ph
Design and characterization of integrated components for SiN photonic quantum circuits
设计，制造，和详细的校准的基本积木走向完全集成的线性光学量子计算进行了讨论。光子器件由氮化硅脊形波导制成，其中对环形谐振器的测量显示出小的传播损耗。定向耦合器被设计成对制造变化不敏感。测量它们的偏移和耦合长度，以及透射光和反射光之间的相位差。通过仔细校准，定向耦合器的插入损耗被发现是小的。最后，集成的受控非电路的特征在于通过输入和输出的不同组合来测量传输。在后选择之后，用该电路进行CNOT操作的门保真度估计为99.81%。这种高保真度归功于我们稳健的设计、良好的制造再现性和广泛的表征。
2016-03-02 quant-ph
A new concept for design of photonic integrated circuits with the ultimate density and low loss
我们挑战目前的想法和方法的光子集成电路（PIC）的设计应用在通信，量子信息和传感。标准PIC基于定向耦合器，提供广泛的功能，但不能完全应对主要的技术挑战：传输通道的大规模并行化、低能量耗散和小尺寸。我们提出了一个新的概念，设计的PIC与最终的缩小规模的能力，没有几何损失和高保真吞吐量。这是通过利用简单有效的代数方法来工程波导耦合的光子通过波导阵列的周期性连续时间量子行走来实现的。我们通过重新考虑信息和传感系统的基本构建模块的设计来展示新概念的潜力：互连，多端口耦合器，纠缠发生器和干涉仪。在电介质和半导体制造平台上进行的广泛可行性检查证实了这一潜力。
2021-08-02 physics.optics quant-ph
Experimental realization of qubit-state-controlled directional edge states in waveguide QED
实验实现了波导QED中量子比特控制的定向边缘态，通过Rice-Mele波导原位调控，保真度99.4%，有望实现零串扰的长距离量子比特耦合。
2024-11-08 quant-ph
Qubit-controlled directional edge states in waveguide QED
我们提出一种基于Rice-Mele模型波导的量子比特可调chiral系统，通过调节量子比特能量实现完美chirality和按需切换方向性，并易于在超导电路和量子点中实现，支持长程耦合且零串扰。
2023-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Design and Testing of Superconducting Microwave Passive Components for Quantum Information Processing
我们报告的设计，制造和测试两个超导无源微波组件，正交混合和20分贝定向耦合器。这些组件被设计成与超导量子比特或约瑟夫森参量放大器集成，并用于量子信息处理应用。对于耦合器，我们测量回波损耗和隔离度> 20 dB，插入损耗< 0.3 dB，在2 GHz频段约6 GHz。对于混合性能，我们在6.5 GHz左右的10%频带内测量到隔离度> 20 dB，插入损耗< 0.3 dB。这些值在我们应用的设计规格范围内;然而，我们发现混合电路的设计和测量中心频率之间存在7%的差异。
2010-10-15 physics.ins-det quant-ph
Phase properties of the superposition of squeezed and displaced number states
我们证明了由线性波导和非线性波导组成的非线性非对称定向耦合器是一种有效的单模压缩光源。在一定条件下，对于特定的模式，对入射相干光束，用准概率函数、光子数分布和相位分布证明了这一点。
2011-07-27 quant-ph
Laser written waveguide photonic quantum circuits
我们报告光子量子线路创建使用超快激光加工技术，是快速的，不需要光刻掩模，可用于创建三维网络的波导器件。我们已经表征了定向耦合器--光子量子线路的关键功能元件--并发现它们的性能与光刻生产的波导器件一样好。我们进一步展示了高性能的干涉仪和一个重要的多光子量子干涉现象的第一次在集成光学。这种直接写入方法将使复杂的量子光学电路及其扩展到三维的快速发展成为可能。
2009-07-02 physics.optics quant-ph
Directional nanophotonic atom--waveguide interface based on spin--orbit interaction of light
玻璃纤维形式的光波导是全球电信网络的骨干。在这样的光纤中，光通过在具有较高折射率的纤芯和较低折射率的包层之间的界面处发生的连续全内反射而被长距离地引导。虽然这种机制确保没有光从波导中逃逸，但它会在包层中产生倏逝场。虽然在标准光纤中保护该场不与环境相互作用，但是通常在空气或真空包层光纤中采用该场，以便使用例如，锥形光纤耦合器值得注意的是，后者所施加的强限制可以导致光的自旋和轨道角动量的显著耦合。利用这一效应，我们证明了受控的方向自发发射的光量子发射到一个亚波长直径的波导。在一个范例设置，包括铯原子位于附近的真空包覆的二氧化硅纳米粒子的影响进行了研究。我们实验观察到的不对称性高于10：1的发射率到对向传播的基本导模的双折射。此外，我们证明，这种不对称性可以定制的状态准备和适当的激发的量子发射器。我们希望我们的研究结果将有重要的影响，在纳米光子学和量子光学的研究和实现集成的光信号处理的经典以及在量子制度。
2014-06-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Visualization of Branch Points in PT-Symmetric Waveguides
给出了PT对称定向耦合器（DC）中异常点的可视化。在这样的系统中，例外点可以通过仅改变单个参数来探测。利用Rayleigh-Schroedinger微扰理论，我们证明了PT对称哈密顿量的谱是实的，只要没有达到收敛半径。我们还展示了如何使用PT对称DC来测量非PT对称结构的收敛半径。对于这样的系统的物理意义，而数学术语：收敛半径，举例说明。
2008-02-18 quant-ph
Generation of modal and path-entangled photons using a domain-engineered integrated optical waveguide device
集成光学器件有望在量子信息科学技术领域发挥重要作用。在本文中，我们提出了一个方案，用于产生非简并，共极化，模式，和路径纠缠光子使用定向耦合器和非对称Y耦合器的几何形状中的0型相位匹配域工程锂酸盐（LN）波导。LN中的非线性度是以这样的方式定制的，即同时服从两个不同的自发参量下转换过程的准相位匹配条件，从而在输出端产生模式和路径纠缠态。假设各种参数的典型值，我们表明，通过数值模拟，几乎最大的纠缠态是可以实现在很宽的范围内的波导参数。对于简并的情况，该方案给出了N = 2的NOON态。产生的纠缠光子对在量子信息方案和量子精密测量中具有潜在的应用。通过适当的域工程和器件设计，该思想可以进一步扩展到产生超纠缠态和双光子多路纠缠态，这可能在量子计算协议中有进一步的应用。
2011-06-29 quant-ph
Operating quantum waveguide circuits with superconducting single-photon detectors
先进的量子信息科学和技术（QIST）应用对光学元件提出了严格的要求。量子波导电路提供了一种在芯片上实现可扩展QIST的途径。超导单光子探测器（SSPD）提供红外单光子灵敏度，结合低暗计数和皮秒定时分辨率。在这项研究中，我们将这两种技术结合在一起。在\lamda = 804 nm的硅基波导定向耦合器中，使用SSPD，我们观察到92.3 \pm 1.0%的双光子干涉可见度，高于用硅探测器测量的可见度（89.9 \pm 0.3%）。我们进一步用SSPD操作受控非门和量子精密测量电路。这些演示为电信波长量子波导电路提供了一条清晰的道路。
2010-03-24 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Three-photon bosonic coalescence in an integrated tritter
量子力学的主要特征在于不同量子物体叠加产生的干涉。虽然目前的量子光学技术能够在体系统和集成系统中实现双光子干涉，但同时干涉两个以上的粒子，导致更丰富的量子现象，仍然是一项具有挑战性的任务。本文报道了用超快激光写入实现的集成三端口定向耦合器中三光子干涉的实验观察。通过利用这种技术产生三维结构的能力，我们在量子机制中实现并测试了三端口分束器，即tritter，这使我们能够观察到三个光子的玻色子聚结。这些结果在量子信息的许多领域，如增加光子数的量子力学基础测试、量子态工程、量子传感和量子模拟等，都开辟了新的重要前景。
2013-05-17 quant-ph
