Induced cavities for photonic quantum gates
在原子介质中，光场可以诱导出有效腔，从而增强光学非线性。本文研究了诱导腔与基于里德伯阻断的光子量子门的集成。考虑到原子介质中的损耗，我们计算了相应的精细度和门失真。我们的分析表明，传统的限制所施加的封锁光学深度减轻了诱导腔长介质，从而建立了总的光学深度的介质作为一种补充资源。
2017-07-17 physics.atom-ph physics.optics
Design of Optical Tunable CNOT (XOR) and XNOR Logic Gates Based on 2D-Photonic Crystal Cavity Using Electro-Optic Effect
提出了一种基于二维光子晶体（2DPhC）腔的可调谐CNOT（XOR）和XNOR逻辑门。其中，具有正方形晶格阵列的空气棒已经嵌入到折射率为1.59的Ag-聚合物衬底中。在这项工作中，我们已经提高了速度的逻辑门，通过施加两个输入信号的相位差在同一波长的2DPhC腔。其中，我们已经将输入和控制信号的相位分别调整为π/3和零。结构的响应时间和腔的品质因数分别在飞秒和2000范围内。然后，我们利用基底材料的电光特性来改变腔的共振波长。通过这种方法，我们可以设计的逻辑门，并证明其工作波长的可调范围为23 nm。在波长可调范围内，腔体的品质因数和响应时间近似保持不变。XOR和XNOR逻辑门的最小ON到OFF逻辑电平对比度分别为25.45dB和22.61dB。所提出的逻辑门的比特率可以达到高于0.166 P（Peta）bps的值。根据高快速响应时间与可接受的品质因数的PhC腔，建议的光学逻辑门可以被认为是合适的候选人，如光集成电路和光处理器的应用程序的构建块与一个高速的数据流。
2016-02-28 physics.optics
Effect of frequency detuning on pulse propagation in one-dimensional photonic crystal with a dense resonant medium: application to optical logic
我们研究了与原子共振失谐的光脉冲在稠密二能级介质中的传播及其光子结构.介质的大密度对于减小脉冲压缩等非线性效应的空间尺度是很重要的，尽管与稀介质相比，它并没有提供任何新的现象.频率失谐降低了脉冲压缩和色散扩展补偿等非线性现象的有效性。基于一维非线性光子晶体中两脉冲的相互作用，提出了一种简单的逻辑门。结果表明，频率失谐是获得超快与门所必需的，而或门和非门可以在不失谐的情况下在系统中实现。
2009-09-18 physics.optics
Understanding building blocks of photonic logic gates: Reversible, read-write-erase cycling using photoswitchable beads in micropatterned arrays
本研究制备了嵌入光开关DAE分子的聚合物微珠光子单元阵列，优化了其光学参数，实现了500次无衰减的可逆开/关循环及二进制信息的读写擦，为构建复杂光子电路奠定基础。
2024-06-20 physics.optics
Photonic Qubit Gates via 1D Scattering from an Array of Two-Level Emitters
Institute for complex quantum systems, University of Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统研究所）
本文提出利用1D波导和二维发射体阵列实现双轨数编码光子量子位的确定性相门，并探讨双量子位操作。
2025-04-20 physics.optics quant-ph
Proposed Experiment in Two-Qubit Linear Optical Photonic Gates for Maximal Success Rates
在这里，我们提出了一个实验，在线性光学量子计算（LOQC）使用的框架首先开发的Knill，Laflamme和Milburn。这个实验将测试作者以前的想法不完善LOQC门使用数字分辨光子探测器的工作。我们提出了一个相对简单的物理装置，能够生产CZ门的可控保真度小于1和成功率高于目前的理论最大值（S=2/27）的完美保真度。这些实验装置在许多实验小组的范围内，将为光子量子计算提供一个有趣的实验。
2012-01-27 physics.optics quant-ph
Photon-photon quantum phase gate in a photonic molecule with $χ^{(2)}$ nonlinearity
基于光子非线性的光子-光子量子相位门的构建是实现确定性和可扩展性光子量子信息处理的关键。它不仅要求在单光子水平上有很强的非线性相互作用，而且要求抑制相位噪声和光谱纠缠以获得高的门保真度。本文提出，具有强$χ^{(2)}$非线性的高品质因数微腔可以量子化到非简谐能级，有效地作为人工原子处理。这种人造原子具有比光子波长大得多的尺寸，这使得能够与行进的光子进行被动和主动的超强耦合。在光子分子结构中，通过中间人工原子调节光子之间的相位，实现了高保真度的量子相位控制门。该方案避免了双光子辐射，从而消除了光谱纠缠和量子相位噪声。在集成光子芯片上实现人造原子的实验是可行的，它在无单发射极、室温量子信息处理方面具有巨大的潜力。
2019-09-24 physics.optics quant-ph
Phase Symmetry Breaking of Counterpropagating Light in Microresonators for Switches and Logic Gates
该研究在高Q值环形谐振腔中发现了反向传播光波的相位对称性破缺现象，并利用该相位突变实现了光开关和逻辑门，同时提供了配套的理论模型。
2024-07-23 physics.optics
Integrated photonic quantum gates for polarization qubits
集成光子电路在量子信息处理方面具有很强的潜力。事实上，通过集成器件操纵光的量子态的能力可能为量子力学的基础测试和新的技术应用开辟新的前景。然而，处理偏振编码量子比特的技术，最常用的方法，在量子光学电路中仍然缺失。在这里，我们展示了第一个集成的光子控制非（CNOT）门偏振编码量子比特。这一结果已使集成，基于飞秒激光波导写入，部分偏振分束器的玻璃芯片上。我们描述了量子门的逻辑真值表，证明了它对预期的高度保真度。此外，我们展示了这种门的能力，可分离的状态转换成纠缠的，反之亦然。最后，充分利用我们的设备的可访问性，通过量子过程层析成像进行CNOT门的完整表征。
2011-05-07 physics.optics quant-ph
High fidelity CNOT gates in photonic integrated circuits using composite segmented directional couplers
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院）；Quantum Pulse Ventures（量子脉冲风险投资）
本文提出了一种基于复合分段方向耦合器的高保真CNOT门设计，通过实验和模拟验证其在提升门保真度和降低误差方面的优势。
2025-12-03 physics.optics quant-ph
Wave-Shape-Tolerant Photonic Quantum Gates
针对光子波包形状及时间/光谱关联影响可扩展计算的问题，提出利用相干光子转换构建对波形不敏感且能完全保留波形的飞行量子比特门，该门可处理宽范围关联光子且对纠缠波包处理更有效。
2024-02-07 physics.optics quant-ph
Demonstration of a quantum C-NOT Gate in a Time-Multiplexed fully reconfigurable photonic processor
Paderborn University（帕德博恩大学）
研究通过时分复用技术实现全可重构光子处理器中的C-NOT门，验证了其高保真度及在生成贝尔态中的应用。
2026-04-27 physics.optics quant-ph
Compact Plasmonic Logic Gates Enabled by Magnetoelectric Light Funneling for On-Chip Optical Computing in the Telecom Band
本文提出一种基于磁电光漏斗效应的紧凑型MIM等离激元波导结构，在700×460 nm尺寸内实现NOT、AND、OR三种逻辑门，对比度18.69 dB，工作于1400-1450 nm电信波段，利于片上光计算集成。
2025-09-07 physics.optics
Experimental realization of topologically-protected all-optical logic gates based on silicon photonic crystal slabs
针对拓扑保护光学逻辑器件多停留在理论层面的问题，实验制备了七种基于硅光子平台的拓扑保护全光逻辑门，验证其在无序扰动下的鲁棒性，为未来光信号处理与计算提供了新方案。
2023-05-17 physics.app-ph physics.optics
Transverse mode-encoded quantum gate on a silicon photonic chip
正交横模作为集成光子电路中的一个重要自由度，为经典和量子信息处理提供了一种灵活的提高通信能力的途径。为了构建大规模的片上多模多自由度量子系统，需要一个横模编码的受控非门（CNOT）。在这里，我们通过在硅光子芯片上设计和集成横向模式相关的定向耦合器和衰减器，首次实现了双量子比特量子门的多模实现。借助于态制备和分析部分，我们证明了该门能够纠缠两个分离的横模量子比特，平均保真度为$0.89\pm0.02$，在量子非局域性验证中实现了10个标准偏差的违反。此外，从用于完全表征CNOT门的量子过程层析成像获得了$0.82\pm0.01$的保真度。我们的工作为普遍的横模编码量子操作和大规模多模多自由度量子系统铺平了道路。
2021-11-08 physics.optics quant-ph
ON states as resource units for universal quantum computation with photonic architectures
使用光子系统的通用量子计算需要其哈密顿量在正交算子中的阶数大于二次的门。我们首先回顾以前的建议，以实现这样的门，其中特定的非高斯状态被用作资源结合纠缠门，如连续变量版本的C-相位和C-非门。然后，我们提出的ON状态的真空和$N^{th}$福克态的叠加，作为非高斯资源状态。我们表明，ON状态可以用来实现立方和高阶正交相位门的一阶门强度。这种方法有几个优点，例如减少了资源状态准备中的叠加次数，以及对最终门的更大控制。我们还介绍了有用的数字的优点来表征门的性能。通过重复应用基本电路，利用按需资源状态的供应，可以潜在地将实现方式放大到更高的精度。
2018-06-25 physics.optics quant-ph
Deterministic multi-mode gates on a scalable photonic quantum computing platform
量子计算可以用许多不同的硬件平台和计算协议来实现。一个非常有前途的方法，以促进可扩展性是应用一个光子平台结合测量诱导的量子信息处理协议，其中门操作是通过光学测量实现的多体纠缠量子态-一个所谓的集群状态。目前，已经有几个非普适或不可扩展的簇态量子门被实现，但用于普适可扩展量子计算的全套量子门还没有实现。我们提出并证明了确定性实施的一组多模式的测量诱导量子门在一个大的二维（2D）光团簇状态使用相位控制连续变量正交测量。每个门被简单地编程到高效率的正交测量的相位，通过集群状态的隐形传态执行变换。使用这些可编程门，我们演示了一个小型的量子线路组成的10个单模门和2个双模门的三模输入状态。在此平台上，如果改善团簇态的纠缠度，并提供Gottesman-Kitaev-Preskill量子比特，容错的通用量子计算将成为可能.此外，它在电信波长下工作，因此可以在没有量子换能器的情况下进行网络连接。
2021-08-28 physics.optics quant-ph
Algorithmic Advantage on a Gate-Based Photonic Quantum Neural Network
University of Cambridge（剑桥大学）；Leonardo UK Ltd（莱昂纳多英国有限公司）
通过实验和模拟，基于门的光子量子神经网络在二分类任务中表现出优于经典神经网络的性能，以更少的可训练参数实现高精度，证明了算法优势。
2026-05-26 physics.optics quant-ph
Non-adiabatic holonomies as photonic quantum gates
提出非绝热和积的量子光学实现，用作单量子比特量子门，实验演示了Hadamard和Pauli-X门及PQ penny flipover算法，为光子量子架构提供可替代传统耦合器的新方案。
2024-01-08 physics.optics quant-ph
Super-compact universal quantum logic gates with inversedesigned elements
研究通过逆向设计方法在硅芯片上实现了尺寸仅约一个真空波长的超紧凑通用量子逻辑门，并通过级联基本门构建量子电路，为大规模量子光子芯片的实现铺平了道路。
2023-09-09 physics.optics quant-ph
Production of photonic universal quantum gates enhanced by machine learning
我们介绍光子架构的通用量子计算。第一步是产生一个资源状态，它是前四个Fock状态的叠加，概率为$\geq 10^{-2}$，比标准顺序光子减法技术增加了$10^4$倍。资源态是由一个量子装置以近乎完美的保真度产生的，该装置使用位移压缩真空态、干涉仪和光子数分辨探测器。这个小工具的参数是使用变分电路的机器学习算法训练的。我们详细讨论了从数值实验中得到的非高斯态制备的各个方面。然后，我们提出了一个资源农场的概念，这些小工具被并行堆叠，以进一步增加成功的概率。我们发现农场的成功概率，容错性和小工具的数量之间的权衡。利用传统门隐形传态技术中的资源态，我们可以实现弱可调立方相位门。已经开发的数值工具也可能对光子学的其他应用有用。
2019-09-05 physics.optics quant-ph
Fault-Tolerant Directional Couplers for State Manipulation in Silicon Photonic-Integrated Circuits
光子集成电路在通信、传感、测距和信息处理等当前和未来的应用中发挥着核心作用。光子量子计算也可能需要集成光学架构来提高稳定性、可扩展性和性能。容错量子计算要求非常精确和鲁棒的量子门。在这项工作中，我们展示了高保真定向耦合器的单量子位门的光子集成波导，利用一种新的方案失谐调制复合段。具体的设计，以减少对波长的变化和现实世界中的波导宽度和深度的几何制造误差的敏感性。实验证明了增强的波长容限。这一概念显示出作为集成量子光学架构的一部分的缩放高保真门的巨大前景。
2022-04-07 physics.optics quant-ph
All-optical logic gates in Stub photonic lattices
我们实验研究了Stub光子晶格，并激发了它们的局域线性态，这些局域线性态起源于线性谱中心的孤立平带。通过在晶格的不同区域激发这些模式，我们观察到它们不会在整个系统中传播，并且在沿着晶体传播后保持良好的捕获。通过利用它们的波动性质，我们能够将同相和异相的两个相邻态组合成相干叠加。这些观察使我们能够提出一种新的设置，用于执行三种不同的全光学逻辑运算，如OR，AND和XOR，将Flat Band系统定位为在任何功率水平下执行具体应用的关键设置。
2017-06-16 cond-mat.mes-hall physics.optics
NEO-PGA: Nonvolatile electro-optically programmable gate array
本文提出NEO-PGA，利用非易失相变材料Sb2Se3和闭环编程-验证方法，在硅光子平台上实现低损耗、多位可调的光子门阵列，克服热光调谐的功耗和尺寸限制，为通用可编程光子芯片提供新路径。
2025-06-23 physics.app-ph physics.optics
Efficient input and output fiber coupling to a photonic crystal waveguide
研究了石英光纤锥与硅光子晶体波导之间的倏逝波耦合效率。光子晶体波导端部上的高反射率镜用于在反向传播光纤模式中反射最初耦合到光子晶体波导中的光功率。测量了后向传播光纤模式中的输出耦合功率为输入功率的88%，对应于耦合器效率的下限为94%。
2003-11-03 physics.optics
Nonlocal photonic quantum gates over 7.0 km
本研究利用复用量子存储器、电信波长飞行量子比特及光纤前馈控制，首次在7公里间距的节点间实现非局域光子量子门，并验证量子并行算法，为城域分布式量子网络构建奠定基础。
2024-10-07 physics.optics quant-ph
Electro-Optic Frequency Beamsplitters and Tritters for High-Fidelity Photonic Quantum Information Processing
报道了基于电光调制和傅里叶变换脉冲整形的频率编码量子比特和量子比特的高保真光子量子门的实验实现。我们的频率版本的Hadamard门提供了接近统一的保真度（$0.99998\pm0.00003$），只需要一个微波驱动音即可实现接近理想的性能，在整个C波段（1530-1570 nm）内工作，并且可以在多个量子比特上同时工作，这些量子比特之间的间隔紧密到四个频率模式，保真度没有明显的下降。对于qutrits，我们实现了Hadamard门的$3\times 3$扩展：平衡tritter。这tritter-第一次证明了频率模式-达到保真度$0.9989\pm0.0004$。这些门代表了基于频率编码的可扩展、高保真量子信息处理的重要构建块。
2017-12-11 physics.optics quant-ph
Tunable quantum logic gate on photonic qubits with a ladder emitter
提出利用单个梯级发射体和双光子偏振耦合，在频率编码光子量子比特上实现无源、确定性且0至π可调的受控相位门，以低 footprint 高效分解量子电路。
2021-12-09 physics.app-ph physics.atom-ph physics.comp-ph
Phase-aware Inverse Design for Silicon Photonic Logic Gates
Universidade Federal de Minas Gerais（米纳斯吉拉斯联邦大学）；École de Technologie Supérieure (ÉTS)（高等技术学院）
提出一种物理驱动的逆向设计框架，在2×2微米平方区域内实现全部基本布尔逻辑门，通过复合品质因数控制干涉，实验验证了C波段性能，为紧凑集成光学计算提供可扩展方案。
2026-09-09 eess.SP physics.optics
Quantum logical controlled-NOT gate in a lithium niobate-on-insulator photonic quantum walk
本研究在绝缘体上铌酸锂波导阵列中实验演示了双量子比特受控非门，利用多模干涉实现量子逻辑操作，传输矩阵保真度达0.938，为构建紧凑型大型量子电路提供了新方法。
2023-05-26 physics.optics quant-ph
Atomically-Thin Tsumoite (BiTe) based All-Photonic-Isolator, Information Converter, and Logic-Gate
Indian Institute of Technology, Kharagpur（印度理工学院卡拉格普尔分校）；Federal University of ABC（ABC联邦大学）；Rice University（莱斯大学）
研究通过SSPM光谱分析BiTe的三阶非线性光学响应，揭示其高非线性特性，并利用其设计出全光隔离器、信息转换器和逻辑门，为先进光信号处理提供新平台。
2026-04-13 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft physics.optics
A quantum logic gate between a solid-state quantum bit and a photon
集成量子光子学为量子网络、量子计算机和超低功率光电设备的可扩展固态实现提供了一条有前途的途径。许多这些应用的关键组件是光子量子逻辑门，其中固态量子位（qubit）的量子态有条件地控制光子量子位的状态。这些门对于发展稳健的量子网络、非破坏性量子测量和强光子-光子相互作用至关重要。在这里，我们实验上实现了一个光学光子和固态量子比特之间的量子逻辑门。量子比特由强耦合到纳米腔的量子点（QD）组成，纳米腔充当相干可控的量子比特系统，其在皮秒时间尺度上有条件地翻转光子的偏振，实现受控非（cNOT）门。我们的研究结果代表了向固态量子网络迈出的重要一步，并为探测超快时间尺度上的量子点-光子相互作用提供了一种通用的方法。
2013-04-02 physics.optics quant-ph
InP-based two-dimensional photonic crystals filled with polymers
报道了用聚合物填充磷化铟基二维光子晶体的空气孔。在用液体单体渗透孔并通过热聚合原位固化填充物后，使用扫描电子显微镜证明完全填充。填充的光子晶体结构的光透射测量显示出空气带的红移，确认了完全填充。
2006-03-16 physics.optics
A high-speed tunable beam splitter for feed-forward photonic quantum information processing
我们利用高速、偏振无关的可调谐分束器实现了用于路径量子比特的量子门。两个电光调制器在马赫-曾德尔干涉仪中充当高速移相器，并快速调整其分光比。我们测试其性能与预示单光子，观察偏振无关的干涉对比度超过95%。开关时间约为5.6ns，最大重复频率为2.5MHz。我们展示了可调前馈操作的单量子位门的路径编码量子位和两个量子位门通过测量诱导的两个光子之间的相互作用。
2012-02-07 physics.optics quant-ph
Group-velocity-controlled and gate-tunable directional excitation of polaritons in graphene-boron nitride heterostructures
纳米光子学中的基本构建块是动态地定向激发高度压缩的光学模式的能力，特别是在电偏置的情况下。这种能力将使光传播的信息处理和传输的主动操纵。然而，当光源是内置的时，以灵活的方式操纵激发方向性仍然具有挑战性。在这里，我们揭示了一种新的机制，可调定向激发高度压缩极化激元在石墨烯六方氮化硼（hBN）异质结构。这种效应依赖于控制耦合的等离子体-声子极化激元的群速度的符号，其可以通过简单地调整异质结构中石墨烯的化学势（通过静电门控）来翻转。石墨烯-hBN异质结构为纳米光子电路和具有电可重构功能的纳米器件提供了一个很有前途的平台。
2018-02-23 physics.optics
Programmable photonic time circuits for highly scalable universal unitaries
本文提出可编程光子时间电路，利用可重构SU(2)时间门系统化组装通用U(N)操作，将器件面积和门数量复杂度由O(N^2)降至O(N)。
2023-06-07 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
ContactLess Integrated Photonic Probe for light monitoring in InP-based devices
光子集成电路的复杂性日益增加，需要有可能监控电路的状态，以稳定工作点，防止环境波动或执行可靠的重新配置程序。虽然InP技术可以自然地集成高质量的光电二极管，但它们作为抽头监视器的使用必然会影响电路响应，并且每个芯片的单元数有限。因此，它们不适合非常大的电路，透明的功率监视器成为关键部件。在本文中，我们提出了一个非接触式集成光子探针（CLIPP）实现非侵入性集成光监测InP基器件的实现。我们描述了一种创新的垂直方案的CLIPP监视器，它利用芯片的背面作为公共电极，从而能够减少设备的足迹和简化的电连接。我们的CLIPP的响应特性，并证明其功能作为电源监控器。最后，我们提供了一个直接的演示，CLIPP监视器允许访问更准确的信息，光子集成电路的工作点相比，传统的外部或集成光电探测器。
2014-12-18 physics.optics
Optical Stochastic Computing Architectures Using Photonic Crystal Nanocavities
随机计算允许使用比特流的串行处理来大幅降低硬件复杂性。虽然诱导的高计算延迟可以克服使用集成光学技术，现实的光学随机计算架构的设计需要节能的开关器件。光子晶体（PhC）纳米腔是$μm^2$级器件，在皮秒级开关速度下提供100 fJ开关操作。制造工艺允许控制每个纳米腔谐振的品质因数，从而有机会实现涉及级联门和多波长信号的架构。在这份报告中，我们调查的级联门架构的设计，使用纳米腔的背景下，随机计算。我们提出了一个传输模型，考虑关键的纳米腔器件参数，如品质因数，谐振波长和开关效率。该模型与实验测量进行了校准。提出了“异”门和多路复用器的设计。我们说明了使用的门来设计一个边缘检测滤波器。针对灰度图像的处理，对激光功率、比特流长度和比特出错率进行了系统级探索。实验结果表明，该结构的功耗为8.5nJ/pixel，处理时间为512 ns/pixel.
2021-02-03 cs.ET physics.optics
Spiking Photonic Neurons Based on Two-Section InP Quantum-Well Lasers Integrated on Silicon
University of West Attica（西阿提卡大学）；CEA-Leti；Scintil Photonics（Scintil光子公司）
该研究通过实验探究硅集成双段InP量子阱激光器的尖峰动力学，实现多种类神经元工作模式，明确设计参数对尖峰特性的影响，为可扩展神经形态光子集成电路奠定基础。
2026-07-30 physics.optics
Giant backward Brillouin interaction in generic InP integrated photonics
Nonlinear Nanophotonics Group, MESA+ Institute of Nanotechnology, University of Twente（特温特大学非线性纳米光子学小组、MESA+纳米技术研究所）；Photonic Integration Group, Department of Electrical Engineering, Eindhoven University of Technology（埃因霍芬理工大学电气工程学院光子集成小组）
研究首次测量通用InP波导的后向受激布里渊散射，利用InGaAsP弱引导压力波获得高布里渊增益，在可及的光子集成平台中实现了高SBS增益系数
2026-08-10 physics.optics
Cavity enhanced second-order nonlinear photonic logic circuits
实现量子光子逻辑的一大障碍是现有材料的弱光学非线性，这导致了大的功耗。本文介绍了二阶非线性双模腔全光逻辑（$χ^{(2)}$）及其网络的理论设计。利用从Wigner准概率分布函数导出的半经典模型，我们分析了实现光与门和光锁存器的网络的功耗和信噪比（SNR）。二阶和三阶$(χ^{(3)})$光学逻辑之间的比较揭示，虽然$χ^{(3)}$设计在相同输入功率的SNR方面优于$χ^{(2)}$设计，但采用$χ^{(3)}$非线性需要使用具有超高品质因数（$Q\sim 10^6$）的腔，以在显著更小的品质因数（$Q \sim 10^4$）下实现与$χ^{(2)}$设计相当的栅极功耗。使用现实的估计$χ^{(2)}$和$χ^{(3)}$非线性的可用材料，我们表明，在可实现的品质因数（$Q \sim 10^4$），$χ^{(2)}$设计是一个数量级的能源效率比相应的$χ^{(3)}$设计。
2015-12-22 physics.optics
Ultrahigh-sensitivity optical power monitor for Si photonic circuits
本文提出一种基于InGaAs超薄沟道和硅波导栅极的波导耦合光电晶体管，实现约10^6 A/W的最高响应度，可检测621 fW微弱光，适用于硅光子电路的光功率监测。
2021-11-02 physics.app-ph physics.optics
A simple route to a tunable electromagnetic gateway
变换光学用于设计一个可以阻挡电磁波但允许其他实体通过的网关。我们的概念设备的优点是，它可以实现简单的材料和结构参数，并可以有一个合理的带宽。特别是，我们表明，我们的系统可以实现通过使用磁性光子晶体结构，采用铁氧体棒的方形射线，和铁氧体的场响应可以通过外部磁场调谐，我们最终与电磁网关，可以打开或关闭使用外部磁场。该功能对于构成光子晶体的棒的位置无序也是稳健的。
2009-05-08 physics.class-ph physics.optics
Electrostatic control of nonlinear photonic-crystal polaritons in a monolayer semiconductor
本研究针对二维半导体-光子晶体平板集成结构中极化激元的可调性与非线性需求，通过静电门控嵌入MoSe₂的平面光子晶体平板，实现了可调的强极化激元非线性，发现两种不同非线性响应的共振可支持超短脉冲光开关，为有源极化激元器件的芯片级集成提供了新方向。
2024-03-27 cond-mat.mes-hall physics.optics
Modeling of an efficient singlet-triplet spin qubit to photon interface assisted by a photonic crystal cavity
本文提出并优化了一种基于GaAs/AlGaAs异质结构薄膜的单重态-三重态自旋量子比特到光子接口，通过光子晶体腔和底部金反射器实现高效光提取，仿真总耦合效率可达48.5%。
2023-10-28 physics.optics quant-ph
Hybrid integration of silicon photonics circuits and InP lasers by photonic wire bonding
III-V族光源与硅光子电路的有效耦合是集成光学的关键挑战之一。重要的要求是低耦合损耗，以及整个组件的小占地面积和高产量，以及使用自动化过程进行大规模生产的能力。在本文中，我们表明，光子引线键合解决了这些挑战，利用直写双光子光刻在光学芯片之间的三维自由形式的波导原位制造。在一系列概念验证实验中，我们将InP基水平腔面发射激光器（HCSEL）连接到无源硅光子电路，插入损耗降至0.4 dB。据我们所知，这是迄今为止已经证明的InP光源和硅光子芯片之间最有效的接口。我们的实验代表了将光子引线键合推进到混合光子多芯片组件的通用集成平台的关键一步，该集成平台将不同材料的已知良好管芯与高性能混合多芯片模块相结合。
2018-02-09 physics.app-ph physics.optics
All-optical logic gates for extreme ultraviolet switching via attosecond four-wave mixing
该研究提出基于阿秒非共线四波混频的极紫外全光逻辑门协议，通过近红外载波包络相位调控极紫外发射空间分布，在氦双激发态下实现多类逻辑门，将全光开关拓展至极紫外与X射线波段。
2025-10-01 physics.atom-ph physics.optics
Nonlinear interferometry approach to photonic sequential logic
受快速推进光学材料的广泛纳米级图案化能力的启发，我提出了一种实现光子顺序逻辑的方法，该方法利用电路级相位相干性来有效实现基本组件，如NAND门与扇出和NAND锁存器。克尔非线性光学谐振器与干涉效应相结合来驱动二进制逻辑。量子光学输入-输出模型的特点是数值上使用的设计参数，产生阿焦耳尺度的能量分离的锁存状态。
2011-08-08 physics.optics quant-ph
Passive and Deterministic Controlled-phase Gate for Single-photon Wavepackets Based on Time-reversal Symmetric Photon Transport
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Wuhan Institute of Quantum Technology（武汉量子技术研究院）
本研究基于时间反演对称光子传输概念，提出由二能级发射体和少量腔构成的无源确定性受控π相位门，解决波包畸变问题，四腔节点下保真度超99%且兼容集成光子学平台。
2024-04-04 physics.optics quant-ph
An efficient singlet-triplet spin qubit to fiber interface assisted by a photonic crystal cavity
本研究提出一种基于GaAs/Al-GaAs异质结构薄膜的新型单重态-三重态自旋量子比特与光子量子比特光学接口，组件可光刻制备，FDTD模拟显示其自由空间耦合效率达28.7%，刻蚀中间层后可提升至48.5%，助力量子通信与片上集成。
2024-06-20 physics.optics quant-ph
Topology-optimized ultra-compact all-optical logic devices on silicon photonic platforms
实现全光集成和光计算一直是我们的目标。最重要的挑战之一是使集成全光逻辑器件尽可能小。在这里，我们报告的实现超紧凑的全光逻辑器件和集成芯片的硅光子平台上的拓扑优化。所制备的具有XOR和OR功能的全光逻辑门的占地面积仅为1.3*1.3 μm2（~0.84λ*0.84λ），这是迄今为止在光通信范围内实验验证的最小的全光介质逻辑器件。实验结果表明，该器件具有超低的光信号损耗（-0.96dB）。此外，还制作了一个集成芯片，包含七个主要逻辑门（AND，OR，NOT，NAND，NOR，XOR和XNOR）和一个半加器，其中相关的占地面积仅为1.3*4.5 μm2。我们的工作为实用的全光集成和光计算开辟了一条新的道路。
2022-01-15 physics.app-ph physics.optics
Giant non-linear interaction between two optical beams via a quantum dot embeddedin a photonic wire
光学非线性通常出现在大强度，但离散的过渡允许巨大的非线性操作在单光子水平。在过去的十年中，这已经被证明是一个单一的光学模式与冷原子气体，或单一的两个层次的系统耦合到光通过一个定制的光子环境。在这里，我们证明了一个双模巨非线性，通过使用一个三能级结构的半导体量子点（QD）嵌入光子线天线。光子线的大耦合效率和宽操作带宽使我们能够使两个不同的激光束与QD相互作用，以便控制激光束的反射率，其中另一个使用每个QD寿命少至10个光子。我们讨论了这种易于可积系统提供的可能性，为超低功耗逻辑门和光学量子门。
2018-03-09 cond-mat.other physics.optics quant-ph
On-chip polarization-encoded single-qubit gates with twisted waveguides
本文发展了飞秒激光直写扭曲波导的严格理论，证明其能在满足设计约束下实现任意偏振变换，为片上偏振编码信息处理提供了低成本、易原型的稳健构建模块。
2023-07-10 physics.optics quant-ph
