On-chip single-photon subtraction by individual silicon vacancy centers in a laser-written diamond waveguide
在单光子水平上修改光场是即将到来的量子技术的关键挑战，并且可以通过集成量子光子学以可扩展的方式实现。激光写入金刚石光子学提供了与光纤技术相匹配的三维制造能力和大模场直径，但限制了单发射器水平的协同性。为了实现大的cooperativities，我们结合激发单个浅注入硅空位中心通过大数值孔径光学检测辅助激光写入II型波导。我们证明了单发射器消光测量与协同系数为0.153和β因子为13%，产生15.3%作为一个单一的发射器的量子效率的下限。共振光子的传输揭示了从准相干场中减去单光子，导致超泊松光统计。我们的架构使单量子级光场工程在一个集成的设计，可以在三维制造，并与光纤阵列的自然连接。
2021-11-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
On Chip Manipulation of Single Photons from a Diamond Defect
利用单光子源实现可重构量子线路是光子量子信息科学与技术的一个重要目标。我们使用一个集成的波导器件，包括定向耦合器和一个可重构的热相位控制器来操纵从钻石中的铬相关的色心发射的单光子。波状干涉图样和粒子状亚泊松自相关函数的观测表明了从铬相关中心发射的单光子的相干操纵，并验证了波粒二象性。
2013-04-19 physics.optics quant-ph
Reconfigurable quantum photonics with on-chip detectors
KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本文提出一种可重构量子光子学平台，实现高消光比光路由、高动态范围单光子探测及光学激发稳定，突破热敏感超导单光子探测器与热可重构光子学的集成难题。
2020-07-13 physics.app-ph quant-ph
Training continuously-coupled reconfigurable photonic chips with quantum machine learning
Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）
本文提出一种基于机器学习的方法，用于精确编程连续耦合波导阵列的运算，通过数值模拟验证了其有效性与鲁棒性，为可重构光子集成电路的编程提供了新工具。
2026-05-11 quant-ph
A compact and reconfigurable silicon nitride time-bin entanglement circuit
基于光子芯片的时间仓纠缠因其在量子通信和计算中的潜在应用而受到广泛关注。有效的时间仓纠缠系统必须能够在光子芯片上产生、操纵和分析纠缠光子，以实现稳定、可扩展和可重构的操作。在这里，我们报告了第一个时间仓纠缠光子芯片，集成了时间仓产生，波长解复用和纠缠分析。测量了具有88.4%可见度的双光子干涉条纹（未扣除任何噪声），表明芯片的高性能。我们的方法，基于氮化硅光子电路，它结合了二氧化硅的低损耗特性和硅的紧密集成特性，为可扩展的现实世界的量子信息处理器铺平了道路。
2015-06-09 quant-ph
Free spectral range electrical tuning of a high quality on-chip microcavity
可重构光子电路的应用范围从下一代计算机架构到量子网络、相干雷达和光学超材料。然而，完全的可重构性目前仅在毫米级器件尺寸上是可行的。在这里，我们克服了这个障碍，开发了一个片上高品质的微腔谐振，可以在整个自由光谱范围（FSR）的电调谐。FSR调谐允许与任何源或发射器谐振，或在任何数量的网络微腔之间谐振。我们通过将纳米电子驱动与强大的光机械相互作用相结合来实现它，从而产生高度应变依赖的有效折射率。这允许低电压和亚千瓦功耗。我们展示了一个基本的可重构光子网络，使微腔谐振与任意模式的微环形光腔跨越电信光纤链路。我们的研究结果具有超越光子电路的应用，包括广泛可调谐的集成激光器，用于电信和天文学的可重构光学滤波器，以及片上传感器网络。
2018-06-20 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Modular Linear Optical Circuits
我们提出并证明了一个模块化的可重构片上线性光电路的架构。每个模块包含10个独立的相位控制马赫-曾德尔干涉仪;几个这样的模块可以相互连接，以构建大型可重构干涉仪。有了这种架构，大型干涉仪比传统的定制单片设计更容易构建和表征。我们证明了我们的方法，通过制造三个模块的紫外线写入硅基二氧化硅芯片的形式。我们表征这些芯片，将它们相互连接，并实现广泛的线性光学变换。我们设想，这种架构将使许多未来的量子光学实验。
2018-03-12 physics.optics quant-ph
Dynamically Reconfigurable Sources for Arbitrary Gaussian States in Integrated Photonics Circuits
我们提出了一种用于任意高斯光状态的集成可编程多模光源的模块化设计。该技术是基于当前的技术，特别是最近的演示片上光子操纵和高度压缩的真空状态在半导体的产生。虽然设计是通用的和独立的集成平台的选择，我们采用最近的实验结果化合物半导体作为一个示范性的例子。这样的设备将作为从成像到通信和信息处理的许多量子协议的来源。
2018-07-20 physics.optics quant-ph
A reconfigurable silicon photonics chip for the generation of frequency bin entangled qudits
集成环形谐振腔中的量子光学微梳产生了多种光谱模式的纠缠光子对，并允许制备高维量子态。理想情况下，这些源应该是可编程的，并具有高生成速率，梳状线紧密间隔，以实现基于电光频率混合的高效量子比特门。虽然这些要求不能全部由单个谐振器设备满足，对于单个谐振器设备，在高生成速率和紧密的仓间隔之间存在权衡，但是有希望的策略是使用多个谐振器，每个谐振器经由自发四波混频在特定的频率仓中生成光子对。基于这种方法，我们提出了一种可编程的硅光子器件的频率仓纠缠量子比特的产生，其中仓间距，量子比特尺寸，和二分量子态可以在芯片上重新配置。使用半径为22 μ m的谐振腔，我们获得了高亮度（MHz/（mW）^2）的每梳线与仓间距为15 GHz，和85%以上的最大纠缠贝尔态的希尔伯特空间维数为16。通过单独寻址每个光谱模式，我们实现了无法使用单个谐振器在片上生成的状态。我们在一组相互无偏的基上测量了最大纠缠的两个量子比特和两个量子比特态的相关矩阵，发现相关性超过98%，并表明该源可以在高维安全通信协议中找到应用。
2023-01-27 quant-ph
RushHour: A Dynamically Reconfigurable Lattice-Surgery Architecture
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
RushHour通过硬件-编译器协同设计实现动态格手术，解决现有格手术的静态局限，在小型芯片适配、运行速度等方面显著优于现有方案，为容错量子计算提供高效架构。
2026-08-25 quant-ph
Modeling and Control of a Reconfigurable Photonic Circuit using Deep Learning
实验量子信息处理设备的复杂性正在迅速增加，需要新的方法来控制它们。在本文中，我们解决的问题，实际建模和控制集成光波导阵列芯片，一种技术，预计有许多应用在电信和光学量子信息处理。该光子电路可以被电气地重新配置，但是仅输出光信号可以被监测。因此，传统的控制方法不能简单地应用。由于三个原因，表征这种芯片具有挑战性。首先，存在与描述芯片的哈密顿量相关联的不确定性。第二，我们预计芯片的电响应会导致控制电压失真，这是无法直接观察到的。最后，在测量中存在由芯片外部耦合到光纤的损耗引起的缺陷。我们开发了一种深度神经网络方法来解决这些问题。该架构专门设计用于克服上述挑战，使用基于门控循环单元（GRU）的网络作为中心组件。哈密顿量被估计为一个黑盒，而量子力学的规则，如状态演化嵌入在结构中作为一个白盒。所得到的芯片的整体灰盒模型在均方误差方面和在预测波形方面的定性方面都表现出良好的性能。我们使用这个神经网络来解决一个经典和量子控制问题。在经典的应用中，我们找到了一个控制序列，以近似实现一个时间依赖的输出功率分布。对于量子应用，我们获得控制电压以实现一组目标量子门。所提出的方法是通用的，可以应用到其他系统，只能间接探测。
2019-11-30 quant-ph
On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources
大规模集成量子光子技术将需要相同光子源与可重构波导电路的片上集成。相对复杂的量子线路已经被证明，但很少有研究承认迫切需要将光子源和波导电路集成在芯片上。实现这种大规模量子技术的关键一步是在波导电路中集成两个单独的光子源，并展示它们之间的高可见度量子干涉。在这里，我们报告了一个绝缘体上的硅器件结合两个四波混频源，在干涉仪与可重构移相器。我们配置设备来创建和操纵双色（非简并）或同色（简并），路径纠缠或路径非纠缠光子对。我们观察到高达100.0+/-0.4%的可见度量子干涉片上，高达95+/-4%片外。我们的设备消除了对外部光子源的需求，为增加量子光子电路的复杂性提供了一条途径，并且是迈向完全集成量子技术的第一步。
2014-11-20 quant-ph
Reconfigurable re-entrant cavity for wireless coupling to an electro-optomechanical device
最近已经展示了一种能够将微波转换为光学的电光机械设备，其愿景是实现超导量子比特的光学网络。在这里，我们提出了一种改进的转换器设计，使用三维（3D）微波腔之间的微波传输线和集成的LC谐振器的转换器芯片的耦合。新的设计简化了光学组件，并将其从设置的微波部分中分离出来。实验表明，模块化器件组装允许我们灵活地调整微波耦合到转换器芯片，同时保持小损耗。我们还发现，机电实验不受影响的附加微波腔。我们的设计与高精细光学腔兼容，并将提高光学性能。
2017-03-19 quant-ph
Heralding two- and four-photon path entanglement on chip
产生量子纠缠不仅是一项重要的科学工作，而且对于实现量子增强技术，特别是超越经典极限的量子增强测量至关重要。利用可重构集成波导器件研究了量子精密测量中多光子纠缠的产生，其中辅助光子的投影测量预示着路径纠缠态的产生.我们使用四个和六个光子的输入，来分析两个和四个光子NOON状态的预示过程-N个光子在两个路径中的叠加，能够在海森堡极限下进行相位超灵敏测量。现实的设备将包括不完美的，作为预示状态准备的一部分，我们在我们的芯片内展示了相位超分辨率，其状态对光子损失更鲁棒。
2011-10-21 physics.optics quant-ph
Three-dimensional entanglement on a silicon chip
纠缠是量子物理学的一个违反直觉的特征，是量子技术的核心。高维量子态在各种量子信息任务中具有独特的优势。集成光子芯片最近已成为纠缠光子产生、操纵和检测的领先平台。在这里，我们报告了一个硅光子芯片，使用新的干涉共振增强的光子对源，光谱解复用器和高维可重构电路产生，操纵和分析路径纠缠三维qutrit状态。通过最小化片上的电和热串扰，我们获得了高质量的量子干涉与vibration超过96.5%和最大纠缠qutrit态的保真度为95.5%。我们进一步探索纠缠量子的基本性质，以测试量子非定域性和上下文性，并实现图形的量子模拟和高精度的光学相位测量。我们的工作为多光子高维量子技术的发展铺平了道路。
2021-01-27 physics.optics quant-ph
Independent indistinguishable quantum light sources on a reconfigurable photonic integrated circuit
我们报告了一个紧凑的，可扩展的，量子光子集成电路实现多个，独立的InGaAs/GaAs量子发光二极管（QLED）与氮氧化硅波导电路相结合。然后，连接电路的每个波导可以由单独的、独立电接触的QLED激励。我们表明，从相邻的QLED的发射可以独立调谐到简并使用斯塔克效应，所产生的光子流是不可区分的。这使得芯片上的Hong-Ou-Mandel型干涉成为可能，这是许多光子量子信息处理方案所需要的。
2018-03-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Voxel-scale quantum state control in nanorod ensembles using reconfigurable needle beams
A.B. Nalbandyan Institute of Chemical Physics（A.B. 纳尔班扬化学物理研究所）；Russian-Armenian University（俄亚美尼亚大学）
利用可重构针状光束实现纳米棒中量子态的精确控制，通过动态调节光束参数实现光致发光峰和EIT带宽的连续调控，并预测亚波长间距的全可编程塔尔博自成像。
2025-10-09 physics.optics quant-ph
Anyonic two-photon statistics with a semiconductor chip
任意子，显示玻色子和费米子之间的分数交换统计的粒子，在分数量子霍尔效应和各种自旋晶格模型中起着核心作用，并且由于它们对噪声的弹性而被提出用于拓扑量子计算方案。在这里，我们使用集成半导体芯片中的参数下转换，以可重构的方式产生模拟任意粒子统计的双光子态。我们的方案利用了光子对的频率纠缠，这是直接通过泵浦光的空间整形控制。这些结果，在室温和电信波长的芯片集成平台上展示，铺平了道路的量子模拟任务的实际实施与定制的粒子统计。
2021-06-30 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Zero-power calibration of photonic circuits at cryogenic temperatures
超导光子探测技术在量子光子学中的不断成功使低温兼容系统成为完全量子光子集成的基石。在这里，我们提出了一种方法来可逆地微调个别波导结构的光学特性，通过局部改变其几何形状，使用固化氙。从本质上讲，我们不需要额外的片上校准元件，有效地将与可重构元件相关的功耗归零，几乎不会损害光子器件的性能。我们能够在压力控制环境中实现无源电路调谐，局部操纵光波导部分上的包层厚度。我们在低温环境中实现了这一点，通过控制氙气的沉积，并使用升华精确调整其厚度，由片上电阻加热器触发。$π$相移仅在计算长度$L_π$ = 12.3 $\pm$ 0.3 $μm$上发生。这项工作为将紧凑、可重构的光子电路与超导探测器、设备或其他设备集成在一起铺平了道路。
2021-05-11 physics.optics quant-ph
High visibility time-energy entangled photons from a silicon nanophotonic chip
量子光子学的进展表明，芯片级量子器件正在从基础研究领域转变为应用技术。集成光子电路和单光子探测器的最新发展表明，量子光子过程保真度的瓶颈最终将在于光子源。我们提出并展示了一种硅纳米光子芯片能够发射电信波段光子对，表现出最高的原始程度的时间-能量纠缠从微/纳米级源，到目前为止。在高Q硅微盘谐振器中通过腔增强的自发四波混频（SFWM）产生双光子，其中三重共振产生过程的性质导致戏剧性的Purcell增强，从而导致高效的对产生速率以及对光子噪声背景的极端抑制。优良的光子源和新的相位锁定技术的组合，允许在（4.40 $\pm$ 0.07）$\times$ 10 $^5$对/s的大对产生速率下，在没有任何背景扣除的情况下观察到（96.6 $\pm$ 1.1）$\%$的几乎完美的符合可见性。
2016-05-20 physics.optics quant-ph
Phase resolved joint spectra tomography of a ring resonator photon pair source using a silicon photonic chip
光子量子技术的指数增长正在推动对测量其信息载体质量的工具的需求。其中最突出的是受激发射层析成像（SET），它使用经典的相干场来测量光子对的联合光谱幅度（JSA），具有高的速度和分辨率。虽然JSA的模量可以直接从单个强度测量中解决，但联合光谱相位（JSP）的检索更具挑战性，并且受到较少的关注。然而，作为芯片集成微谐振器的技术相关性的广泛类别的自发源具有具有丰富结构的JSP，其携带隐藏在强度域中的相关性。在这里，使用一个紧凑的和可重构的硅光子芯片，它是第一次测量的微环谐振腔光子对源的复杂JSA。光子电路相干激励环和参考波导，并通过一种新的相位重构技术，由它们的激励场形成的干涉图被用来映射环JSP。该工具补充了迄今为止实施的传统的庞大而复杂的方法，同时最大限度地减少了所需的资源。
2020-01-09 physics.optics quant-ph
Reconfigurable Superconducting Quantum Circuits Enabled by Micro-Scale Liquid-Metal Interconnects
Quantum Science Center of Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area（粤港澳大湾区量子科学中心）；Division of Materials Science and Engineering, Boston University（波士顿大学材料科学与工程系）；Department of Electrical and Computer Engineering, Boston University（波士顿大学电气与计算机工程系）；Department of Physics, Boston University（波士顿大学物理系）；IBM Quantum, IBM T.J. Watson Research Center（IBM量子，IBM托马斯·J·沃森研究中心）；Department of Chemistry, Boston University（波士顿大学化学系）；Department of Mechanical Engineering, Boston University（波士顿大学机械工程系）；Department of Biomedical Engineering, Boston University（波士顿大学生物医学工程系）
本研究通过微尺度液态金属互连实现了可重构超导量子电路，展示了模块替换与高微波性能的结合。
2026-03-10 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Controllable Entanglement Distribution Network Based on Silicon Quantum Photonics
纠缠分发网络通过共享纠缠资源将远程用户连接起来，这是实现量子互联网的必要条件。提出了一种基于硅量子光子芯片的可控纠缠分发网络（c-EDN）。利用硅波导中的自发四波混频（SFWM）产生量子光源阵列，并在带热相移器的片上马赫-曾德尔干涉仪中通过时间反转的Hong-Ou-Mandel干涉将纠缠资源分配给不同的用户。设计并制作了一个芯片样品，支持一个3位数和24个用户的c-EDN。实验证明，通过相移器控制量子干涉，可以将纠缠分布的网络拓扑重构为三种网络状态。此外，作为c-EDN的一个应用，实现了一个可重构的基于纠缠的QKD网络。可重构的网络拓扑结构使得c-EDN适用于需要复杂网络控制和管理的未来量子网络。此外，硅量子光子芯片具有产生和操纵大量纠缠资源的能力，在大规模c-EDN方面具有巨大的潜力。
2022-07-22 quant-ph
Reconfigurable quantum photonic circuits based on quantum dots
本研究提出利用量子点作为可重构移相器，通过数值模型验证其在高保真度（如0.9998）和可扩展性方面的潜力，为低温兼容、低损耗的量子光子电路奠定基础。
2023-12-16 physics.optics quant-ph
Nonreciprocal reconfigurable microwave optomechanical circuit
实现非互易微波传输的器件在雷达和射频通信系统中无处不在，并且通常依赖于磁偏置铁氧体材料。这种器件在超导量子线路的读出链中也是不可或缺的，因为它们保护敏感的量子系统免受读出电子器件发出的噪声的影响。由于基于铁氧体的非互易器件体积大、有损耗并且需要大的磁场，因此人们对无磁场的片上替代方案（例如最近使用约瑟夫森结实现的那些）产生了极大的兴趣。在这里，我们实现了可重构的非互易传输两个微波模式之间使用纯粹的光机械相互作用的超导机电电路。我们分析了这种非互易电路的传输特性和噪声特性。该方案依赖于介导微波腔之间耦合的两个机械模式中的干涉。最后，我们展示了如何量子限制循环器可以实现相同的原则。该技术可以在没有任何外部磁场的情况下构建在芯片上，因此与超导量子线路完全兼容。这里展示的所有光力学介导的非互易性也可以扩展到实现定向放大器，并且它形成了实现光和声的拓扑状态的基础。
2017-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Entanglement Purification by Integrated Silicon Photonics
本文首次在硅光芯片上实现确定性纠缠纯化，通过可重构电路模拟比特翻转与相位翻转错误，在20%比特翻转错误率下将态保真度从0.71提升至0.82。
2025-07-04 quant-ph
Error protected qubits in a silicon photonic chip
原则上，通用量子计算机可以纠缠许多有噪声的物理量子比特，以实现防止错误的复合量子比特。基于测量的量子计算体系结构本质上支持错误保护量子比特，是构建全光子量子计算机的最可行方法。在这里，我们提出并展示了一个集成的硅光子架构，既纠缠多个光子，并编码多个物理量子位的单个光子，以产生错误保护量子位。我们实现了可重构的图形状态，比较了几种方案与纠错编码，并实现了一系列的量子信息处理任务。我们观察到的成功率从62.5%增加到95.8%时，运行相位估计算法没有和错误保护，分别。最后，我们实现超图状态，这是一个广义的一类资源状态，提供保护，防止相关的错误。我们的研究结果表明，如何量子纠错编码可以实现与资源有效的光子架构，以提高量子算法的性能。
2020-09-17 physics.optics quant-ph
Free-space quantum information platform on a chip
本文提出并演示了首个量子相控阵平台，通过集成光子-电子系统在芯片上实现自由空间量子链路的可重构操控，展示了量子传感成像、量子通信和纠缠生成等应用。
2024-06-13 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Dynamically Reconfigurable Photon Exchange in a Superconducting Quantum Processor
实现量子计算的优势需要访问许多量子比特（qubit）的状态的完整希尔伯特空间。因此，大规模量子计算面临的挑战是有效地在许多量子比特之间产生纠缠。在量子比特之间的直接连接数量有限的系统中，非最近邻量子比特之间的纠缠是由一系列最近邻门产生的，这以指数方式抑制了所产生的保真度。在这里，我们提出并证明了一种新的，片上光子交换网络。该光子网络被嵌入到超导量子处理器（QPU）中，以实现任意可重构的量子比特连接图。我们展示了量子位之间的长程量子位-量子位相互作用，其中$9.2~\text{cm}$沿着曲折的总线谐振器具有最大的空间分离，并且实现了高达$g_{\text{qq}} = 2π\times 0.9~\text{MHz}$的光子交换率。这些实验演示为实现高度连接的、可重构的量子光子网络提供了基础，并为模块化量子计算开辟了新的道路。
2023-03-06 quant-ph
Manipulating multi-photon entanglement in waveguide quantum circuits
片上集成光子电路对于量子技术和量子光学科学的进一步发展至关重要。在这里，我们报告的精确控制单光子状态和多光子纠缠直接在芯片上。我们使用基于电阻元件的集成光学相位控制来操纵路径编码量子比特的状态，观察到98.2+/-0.3%的干涉对比度。我们通过观察在波导电路中产生的2-和4-光子纠缠态的干涉条纹来展示集成量子精密测量，其各自的干涉对比度为97.2+/-0.4%和92+/-4%，足以击败标准量子极限。最后，我们展示了一个可重构的电路，可以连续准确地调整量子干涉的程度，最大可见度为98.2+/-0.9%。这些结果不仅为单个光子，而且为光的所有量子态开辟了自适应和完全可重构的光子量子线路。
2009-11-06 quant-ph
Qubit entanglement on a silicon photonic chip
纠缠--自然界中最微妙的现象之一--是量子信息应用的重要资源。大的纠缠团簇态已经被预测可以实现通用的量子计算，所需的单量子比特测量很容易用光子实现。在片上产生和控制量子比特纠缠是大规模系统的关键，量子信息是在光子路径中自然编码的，本文报道了一种硅光子芯片，它集成了共振增强源、滤波器和可重构光学器件，产生了路径纠缠的两量子比特态--最小的非平凡团簇态，并分析了它的纠缠.我们表明，基于环形谐振腔的自发四波混频源可以高度不可区分，尽管他们的非线性动力学，和第一个证据表明，他们的频率相关性很小，如预测。我们使用量子态层析术和严格的Bell-CHSH不等式来量化器件中的纠缠，证实了它的高性能。这项工作集成了构建设备和系统的基本组件，以大规模利用量子纠缠。
2014-11-21 quant-ph
Flexible entanglement-distribution network with an AlGaAs chip for secure communications
量子通信网络能够实现从高度安全通信到时钟同步和分布式量子计算的应用。小型化、灵活和具有成本效益的资源将是确保此类网络在向大规模部署基础设施发展时可扩展性的关键因素。在这里，我们通过将片上、电信波长、宽带纠缠光子源与工业级灵活网格波分复用技术相结合，将这些元素结合在一起，以展示资源优化的量子网络拓扑中多达8个用户之间的可重构纠缠分布。作为一个基准应用程序，我们使用量子密钥分发，并显示低错误和高密钥生成率在几个频率信道，在对称和非对称的大城市距离光纤链路，包括有限尺寸的影响。通过调整带宽分配到特定的网络约束，我们也说明了我们的配置灵活的联网能力。再加上我们的半导体源通过商业复用技术在60 nm带宽上分发密钥的潜力，这些结果为部署可扩展的量子网络架构提供了一条有前途的途径。
2021-04-01 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On-Chip Single-Photon Sifter
光的量子态在现代科学[1]和未来的光子应用[2]中起着关键作用。虽然在它们的生成和高分辨率操作方面取得了令人印象深刻的进展，但普通的桌面方法在实际量子应用中已经达到了极限。自从集成量子纳米光子学[3]的出现以来，已经研究了基于III-V纳米结构、色心和非线性波导的不同材料平台[4-8]作为片上光源。每个平台在光源特性、光路复杂性和缩放潜力方面都有独特的优势和局限性。然而，所有实现都面临着对单个量子态的有效和可调谐滤波[4]、按需选择的量子发射器的可扩展集成和确定性复用[9]以及片上激发抑制[10]的重大挑战。在这里，我们克服了所有这些挑战与一种新的混合和可扩展的纳米纤维的方法，以产生量子光的芯片上，其中选定的单个III-V量子发射器被定位和确定性地集成在CMOS兼容电路[11]与控制的片上滤波和激发抑制。此外，我们展示了新的片上量子波分复用，显示可调谐路由的单光子。我们的可重构量子光子电路的占地面积比类似的桌面方法小一百万倍，提供超过95 dB的出色激发抑制和40 nm带宽上的单光子高效路由，对于释放集成量子光学技术的全部潜力至关重要。
2016-12-15 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
On-Chip Microwave Quantum Hall Circulator
环行器是雷达系统、微波通信收发器和量子信息器件读出等技术不可或缺的非互易电路元件。它们的非互易性来自于在存在打破时间反演对称性的大体积磁介质的情况下，微波在厘米尺度的信号波长上的干涉。在这里，我们实现了一个完全无源的片上微波环行器的尺寸千分之一的波长，利用手性，慢光响应的2维电子气（2DEG）在量子霍尔制度。对于直径为330 μ m、中心频率为1 GHz的集成GaAs器件，在50 MHz带宽上观察到25 dB的非互易性。此外，可以通过改变磁场来动态地选择循环的方向，这是可以实现片上微波信号的可重新配置的无源路由的方面。
2016-01-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Time-Bin BB84 QKD System Using Indium Phosphide and Silicon Nitride Photonic Integrated Circuits
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
提出一种双芯片InP-SiN光子QKD系统，集成片上脉冲生成与可重构解码，实现时间-比特BB84协议，在150-250公里光纤上以kbps速率生成密钥，QBER低于4%。
2026-06-23 quant-ph
Quantum teleportation on a photonic chip
量子隐形传态是量子物理学中的一个基本概念，它现在在量子技术的核心，包括量子中继器，量子中继器和线性光学量子计算（LOQC）中找到重要的应用。光子学的实现主要集中在实现远距离隐形传态，因为它适合于无消相干通信。隐形传态在光子量子计算的可扩展性中也起着至关重要的作用，大型线性光网络可能需要集成架构。在这里，我们报告的第一个演示量子隐形传态，其中所有的关键部分-纠缠制备，贝尔态分析和量子态层析-在一个可重构的集成光子芯片上进行。我们还表明，一种新的元素的表征方法是至关重要的，以减轻组件的错误，一个关键技术，这将变得越来越重要的集成电路达到更高的复杂性所需的量子增强操作。
2014-09-15 quant-ph
On-chip generation and dynamic piezo-optomechanical rotation of single photons
集成光子电路是光子量子技术和实现基于芯片的量子器件的关键部件。未来的应用需要灵活的架构来克服许多当前设备的常见限制，例如缺乏可调性或内置量子光源。在这里，我们报告的动态可重构集成光子电路，包括集成量子点（QD），马赫-曾德尔干涉仪（MZI）和表面声波（SAW）换能器直接制造在单片半导体平台上。我们演示了片上单光子产生的量子点及其亚纳秒级的动态片上控制。两个独立应用的SAW压电光学机械地旋转MZI中的单光子或光谱调制QD发射波长。在MZI中，SAW压印了一个依赖于时间的光学相位，并将量子比特旋转调制到输出叠加态。这实现了频率超过1千兆赫的动态单光子路由。最后，量子点的动态单光子控制和光谱调谐的结合实现了输入光子态的波长复用和在输出端的解复用。我们的方法可扩展到多组件集成量子光子电路，并与混合光子架构和其他关键组件，例如光子谐振器或片上检测器兼容。
2022-08-16 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
On chip high-dimensional entangled photon sources
本文综述了片上高维纠缠光子源的非线性光学过程、材料平台、当前实现与应用，并探讨了现有挑战及混合异质集成策略的未来机遇。
2024-09-05 quant-ph
Experimental multiphase estimation on a chip
多参数估计是测量未知物理量的一个普遍问题，在此过程中要获得较高的精度。在这种情况下，量子资源的采用有望大大提高相对于经典情况的可实现性能。然而，在多参数情景中仍有几个未决问题有待解决。一个关键的要求是确定合适的平台，开发和实验测试新的有效的方法，可以在这个一般的框架。我们报告的实验实现的可重构集成多模干涉仪设计的两个光学相位的同时估计。我们验证了高保真操作的实现设备，并证明量子增强的性能，在两相估计相对于最好的经典情况下，后选定的检测到的重合的数量。该装置可用于测试一般的自适应多相协议，由于其高的可重构性水平，并代表了一个强大的平台，以调查的多参数估计的情况。
2019-04-29 quant-ph
Measurement-Based Quantum Computing on a Photonic Chip
Institute for Quantum Information and Technology, University of Stuttgart（斯图加特大学量子信息与技术研究所）；Center for Integrated Quantum Science and Technology (IQST), University of Stuttgart（斯图加特大学综合量子科学与技术中心）；Institut für Mikroelektronik Stuttgart (IMS CHIPS)（斯图加特微电子研究所）
研究在集成硅光子芯片上进行基于测量的量子计算，通过生成特定图态实现单双比特门及相关算法，展示了可重构四光子MBQC的可行性，为大规模实现奠定基础。
2026-07-10 quant-ph
