Picosecond Pulsed Squeezing in Thin-Film Lithium Niobate Strip-Loaded Waveguides at Telecommunication Wavelengths
在一个具有集成度和稳定性的平台上实现高水平的脉冲压缩是连续变量量子信息处理的关键要求。通常，高度压缩的状态是用窄带光学腔和块状晶体实现的，限制了可扩展性。利用集成光学器件中的单通参量下转换，我们演示了皮秒脉冲在薄膜掺锂条形加载波导中的正交压缩。对于小于0.3 W的片上峰值功率，我们测量到高达-0.33 $\pm$ 0.07 dB的压缩，推断片上值为-1.7 $\pm$ 0.4 dB。这项工作突出了带加载波导平台的宽带压缩应用和光子量子技术的发展的潜力。
2022-04-12 quant-ph
Multifunctional Superconducting Nanowire Quantum Sensors
超导纳米线单光子探测器（SNSPD）提供高量子效率和低暗计数率的单光子探测。在越来越多的情况下，大磁场被纳入量子显微镜、纳米光子器件以及依赖SNSPD的核和高能物理传感器中，但超导器件通常在大磁场中运行不良。在这里，我们展示了强大的性能的非晶SNSPD在磁场高达$\pm 6$ T与一个可以忽略不计的暗计数率和不变的量子效率在典型的偏置电流。关键的是，我们还表明，在振荡制度，SNSPD可以被用作磁强计的灵敏度优于100 $\mathrm{μT/\sqrt{Hz}}$和作为温度计的灵敏度为20 $\mathrm{μK/\sqrt{Hz}}$在1 K。因此，集成到量子器件中的单光子检测器可以用作多功能量子传感器，其能够简单地通过改变偏置电流来描述芯片上的温度和磁场，以将操作模态从单光子检测改变为温度测定或磁力测定。
2021-03-17 quant-ph
Fast quantum dot single photon source triggered at telecommunications wavelength
我们演示了一个量子点单光子源在900 nm触发在300 MHz的连续波电信波长的激光器，然后由电光调制器。该量子点由芯片上产生的二次谐波辐射激发，通过围绕InAs量子点的GaAs光子晶体腔共振增强。我们的研究结果表明，一个路径的实现与波长兼容的速度超过1 GHz的量子点单光子源。
2010-12-20 physics.optics 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
Wide-span and tunable-wavelength photon pairs around 1.55 μm from a silicon nanophotonic chip
利用一个由硅微环耦合而成的紧凑型光泵硅纳米光子芯片，我们产生了多对波长在1.55 μm附近的光子对。波长可调超过几个纳米，展示了在自由选择的双波段波长产生波分复用光子对的能力。
2013-04-17 physics.optics quant-ph
On-Chip Chiral Single-Photon Interface: Isolation and Unidirectional Emission
手征量子系统在基础物理和量子信息处理中的应用，包括光隔离和光子单向发射等方面受到了广泛的关注。在这里，我们设计了一个具有强手性光-物质相互作用的片上发射-谐振腔系统，用于手性单光子界面。该系统包括一个具有强倏逝场和沿整个外壁和内壁的近统一光学手性的微腔谐振器，允许回音壁模式与量子发射器的强手性耦合。通过将量子点初始化在特定的自旋基态或利用偏振选择性光学斯塔克效应移动跃迁能量，我们在单光子水平上实现了几GHz以上的宽带光隔离。此外，与微谐振腔手性耦合的量子发射器可以单向发射单光子。该协议为在片上量子信息处理和量子网络中实现多功能手征单光子接口奠定了基础。
2019-01-20 quant-ph
Steering nonlocality in high-speed telecommunication system without detection loophole
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；School of Science and State Key Laboratory of Information Photonics and Optical Communications, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学理学院信息光子学与光通信国家重点实验室）
本文提出了一种基于时间分量自由度的相位编码测量方案，在芯片光纤电信系统中实现了首次无检测漏洞的非局域性操控演示，展示了超高速测量切换率和低损耗硅芯片的高效纠缠生成。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
Chip-integrated visible-telecom photon pair sources for quantum communication
光子对源是实现量子纠缠和量子通信的基本构件。硅光子学的最新研究已经证明了电信波段内光子对源的有希望的特性，包括亚毫瓦光泵浦功率、高光谱亮度和高光子纯度。然而，大多数适用于本地操作（如存储和计算）的量子系统支持可见光或短近红外波段的光学跃迁。与电信波长相比，在这种波长下二氧化硅中显著更高的光学衰减限制了这种本地节点之间可以发生的基于光纤的量子通信的长度尺度。通过光纤连接这种系统的一种方法是通过可以桥接可见光和电信波段的光子对源，但是还没有在集成平台中开发出应该产生具有高信噪比的窄带光子对的合适的源。在这里，我们首次展示了纳米光子可见电信光子对源，使用高品质因数氮化硅谐振器产生明亮的光子对，具有前所未有的重合-意外比（CAR）高达（3800 +/- 200）。我们进一步展示了微谐振器的色散工程，以使不同种类的被困原子/离子，缺陷中心和量子点连接到未来量子通信系统的电信频段。
2018-05-10 physics.optics 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
Quantum light generation on a silicon chip using waveguides and resonators
集成光学器件可以用更紧凑和可控的光子对和预示的单光子源来代替基于块体晶体或光纤的组件，并产生电信波长的量子光。在这里，我们提出，由一系列光学谐振器组成的周期性波导可能优于传统的波导或单个谐振器，并从亚毫米长的室温硅器件产生每秒超过1千兆对，仅用约10毫瓦的光功率泵浦。此外，这种器件的光谱特性为波分复用芯片级量子光源提供了新的机会。
2012-10-04 physics.optics quant-ph
Nanophotonic quantum storage at telecommunications wavelength
光的量子存储器是未来长距离量子网络的重要组成部分。我们提出了在单光子水平上的通信波段光的芯片上的量子存储在原硅酸钇光子晶体纳米梁谐振器中的铒-167离子系综。在380 mT的磁场下，在稀释冰箱中使用全光学原子频率梳协议证明了高达10 $μ$ s的存储时间。我们展示了这种量子存储平台具有高带宽，高保真度和多模容量，并概述了一条通往高效的铒-167量子光存储器的道路。
2019-04-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Experimental access to higher-dimensional entangled quantum systems using integrated optics
集成光学允许在基于芯片的架构上产生和控制日益复杂的光子态。在这里，我们实现了两个纠缠qutrits -一个9维量子系统-并展示了一个非常高的实验控制程度。该方法在概念上不同于常见的体光学实现，在很大程度上基于集成的光纤内和片上技术的方法，并进一步受到当今电信行业中常用方法的激励。该系统由一个光纤源和一个片上集成的通用多端口组成，该光纤源产生任意振幅和相位的纠缠quutrit态，该通用多端口使得能够在两个quutrit 9维希尔伯特空间内实现任何期望的局部幺正变换。完整的设计很容易扩展到更高的维度，适度增加复杂性。最终，我们的方案允许完整的片上集成。我们证明了我们的系统的灵活性和通用性，通过实现一个完整的表征高阶Einstein-Podolsky-Rosen相关的两个quutrit空间。
2015-06-02 quant-ph
Heralded three-photon entanglement from a single-photon source on a photonic chip
本文首次在可编程光子芯片上实验实现了可预报的双轨编码三光子GHZ态，保真度达0.573±0.024，为容错光子量子计算提供了关键资源态。
2023-07-05 quant-ph
A squeezed quantum microcomb on a chip
基于光学微谐振器的频率梳（微梳）为非线性物理研究提供了一个通用的平台，并具有广泛的应用范围从计量学到光谱学。确定性量子机制是微梳的一个未开发的方面，其中数百个等距频率模式之间的无条件纠缠可以作为可扩展的通用量子计算和量子网络的关键成分。在这里，我们展示了一个确定性的量子微梳在硅芯片上的二氧化硅微谐振器。40个连续可变的量子模式，在20个同时双模压缩梳对的形式，观察到在1太赫兹的光跨度在电信波长。最大原始压缩为1.6dB。提出了一种高分辨率的量子微梳频率等间距光谱测量方法。我们的演示提供了利用确定性生成的频率复用量子态和集成光子学在光谱学、量子精密测量和可扩展的量子信息处理领域开辟新途径的可能性。
2021-03-04 physics.optics quant-ph
High-quality photonic entanglement based on a silicon chip
量子和集成光子学的富有成效的联系，使人们有希望使用紧凑和可扩展的系统来产生、操纵和检测光的量子态。集成在单个芯片中产生电信波长范围内的高质量光子纠缠所需的所有构建模块仍然是一个重大挑战，主要是由于片上光抑制滤波器的性能有限。我们报告了一个独立的，符合电信，设备集成，在一个单一的基板上，一个非线性光子对发生器和一个无源泵浦抑制滤波器。使用标准的通道网格光纤解复用器，我们展示了这样的集成电路的第一个纠缠量化，显示了最高的原始量子干涉可见性的能量时间纠缠光子在两个电信波段。因此，由于利用泵浦滤波器获得的高水平的噪声抑制，可以产生非常纯的最大纠缠态。这些结果必将进一步促进符合电信标准的更先进和可扩展的光子集成量子系统的发展。
2020-02-24 physics.optics quant-ph
Chip-based photon quantum state sources using nonlinear optics
产生涉及多个光学模式之间的纠缠的复杂光学光子态的能力不仅对于推进我们对量子力学的理解至关重要，而且将在量子技术的许多应用中发挥关键作用。其中包括量子通信，计算，成像，显微镜和许多其他不断被提出的新技术。然而，在芯片上产生并行多个、可定制的双纠缠和多纠缠量子比特（qubit）的方法仍处于早期发展阶段。在这里，我们回顾了最近的发展，在实现集成源的光子量子态，专注于方法的基础上，非线性光学与当代光纤通信和量子存储器的基础设施，以及与芯片级半导体技术兼容。这些令人兴奋的新平台有望实现紧凑，低成本，可扩展和实用的源，用于在芯片上生成和操纵复杂的量子光学状态，这将在将量子技术从实验室带入现实世界中发挥重要作用。
2017-06-14 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
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
Engineering two-photon wavefunction and exchange statistics in a semiconductor chip
从量子力学的基本测试到增强的计算和通信协议，光的高维纠缠态为量子信息提供了新的可能性。在这种情况下，频率自由度结合了对传播的鲁棒性和标准电信组件的容易处理的优点。在这里，我们使用一个集成的半导体芯片工程的波函数和交换统计的频率纠缠光子对直接在产生阶段，没有后处理。调谐泵浦光束的空间特性允许产生频率相关的、相关的和可分离的状态，并且控制光谱波函数的对称性以诱导玻色子或费米子行为。这些结果，分析和数值计算的支持下，打开有前途的前景的量子模拟的费米子问题与光子的集成平台上，以及通信和计算协议，利用反对称的高维量子态。
2020-04-09 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Buried spatially-regular array of spectrally ultra-uniform single quantum dots for on-chip scalable quantum optical circuits
实现高度寻求的片上单片固态量子光学电路的长期障碍是缺乏包括按需单光子源（SPS）的掩埋（受保护）可扩展空间有序和光谱均匀阵列的起始平台。本文报道了基于单光子发射纯度> 99.5%、均匀性< 2nm的单量子点的SPS阵列的首次实现。这种SQD合成方法在材料组合中提供了丰富的灵活性，因此可以覆盖从长红外到中红外到近红外到可见光和紫外线的发射波长范围。SQD的掩埋阵列自然地适合于量子光学电路的制造，该量子光学电路采用良好开发的光子2D晶体平台或使用基于全电介质构建块的元结构的类米氏集体共振，该元结构被设计用于在片上光学电路固有的水平平面架构中定向发射和操纵所发射的光子。基于有限元方法的模拟的Mie共振的发射光的操纵，示出了实现的同时多功能的光子操纵与大的光谱带宽为~ 20 nm，简化光谱和模式匹配。我们的实验和模拟结果相结合，在这里提出的芯片上量子光路的制造和研究开辟了道路。
2020-06-01 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Programmable frequency-bin quantum states in a nano-engineered silicon device
光子量子比特在光网络中传输时应具有片上可控性和抗噪性，以满足实际应用的需要。此外，量子比特源应该是可编程的，并且具有高亮度，以便对量子算法有用，并赋予对损失的弹性。然而，广泛的编码方案仅组合这些属性中的至多两个。在这里，我们克服了这一障碍，展示了一个可编程的硅纳米光子芯片产生的频率箱纠缠光子，编码方案兼容的远程传输通过光链路。发射的量子态可以使用现有的电信组件来操纵，包括可以集成在硅光子学中的有源器件。作为演示，我们展示了我们的芯片可以被编程来生成两个量子比特系统的四个计算基态和四个最大纠缠贝尔态。我们的器件结合了片上状态可重构性和密集集成的所有关键特性，同时确保高亮度、保真度和纯度。
2022-12-26 physics.optics quant-ph
On-chip topological transport of optical frequency combs in silicon-based valley photonic crystals
本文实验演示了通信波长下硅基谷光子晶体中光学频率梳的片上拓扑传输，利用微环谐振器同时实现了量子频率梳与耗散克尔孤子梳，并证明谷扭结态使其对急转弯具有鲁棒性，为集成光子系统带来固有鲁棒性。
2023-10-24 physics.optics quant-ph
Design of spontaneous parametric down-conversion in integrated hybrid SixNy-PPLN waveguides
高效率和高纯度的光子源是量子信息处理的迫切需要。设计了一种用于产生通信波段高纯度II类自发参量下转换（SPDC）光子的芯片级SixNy和薄膜混合极化LiNbO 3波导。在1560 nm处获得了225%W ^（-1）·cm^（-2）的二次谐波产生效率。联合光谱分析进行估计的SPDC光子的频率相关性，产生高达95.17%的本征纯度。在SPDC的带宽内，这些高纯度光子对的产生率估计为2.87 * 10^7对/s/mW。我们的芯片级混合波导设计具有大规模的芯片上量子信息处理和集成的光子有效的量子密钥分发通过高维时间能量编码的潜力。
2019-10-31 physics.optics quant-ph
Fully integrated quantum frequency processor on a silicon chip
Università di Pavia（帕维亚大学）；STMicroelectronics（意法半导体）
该研究在硅芯片上实现了首个完全集成的量子频率处理器，通过集成多种关键元件，实现了高维频率分量纠缠态的生成与操控，展示了在量子信息处理中的重要进展。
2026-02-15 physics.optics quant-ph
Spectral tuning of single T centres by the Stark effect
Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Photonic Inc.（光子公司）
本文通过斯托克效应实现单个T中心的光谱调谐，展示了高达30GHz的调谐能力，提高了硅基光子接口的性能和大规模量子技术的应用潜力。
2026-04-28 quant-ph
Hybrid III-V diamond photonic platform for quantum nodes based on neutral silicon vacancy centers in diamond
将基于钻石色心的原子量子存储器与片上光子器件集成，将使长距离纠缠分布成为可能。然而，由于色心对其环境高度敏感，并且它们的性质在纳米制造结构中退化，因此集成的努力一直具有挑战性。在这里，我们描述了一种异质集成的片上III-V金刚石平台，该平台设计用于金刚石中的中性硅空位（SiV 0）中心，从而避免了蚀刻金刚石衬底的需要。通过与金刚石表面附近的SiV 0中心的倏逝波耦合，该平台将使Purcell增强SiV 0发射和有效的频率转换到电信C波段。所提出的结构可以用容易获得的制造技术来实现。
2020-12-30 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Wafer-scale nanofabrication of telecom single-photon emitters in silicon
一个非常有前途的方法是使用量子光子集成电路（PIC），其中确定性光子源，可重构光学元件和单光子探测器单片集成在同一个硅芯片上。光通信O波段的单光子发射体，如G中心和W中心的隔离，最近已经在硅中实现。然而，在之前的所有情况下，单光子发射器都是在随机位置不受控制地创建的，这阻碍了它们的可扩展性。在这里，我们报告的可控制造的单一G和W中心的硅晶片使用聚焦离子束（FIB）的概率超过50%。我们还实现了一个可扩展的，宽束注入协议与互补金属氧化物半导体（CMOS）技术兼容，在纳米尺度上的所需位置制造单个电信发射器。我们的研究结果为技术节点低于100 nm的工业规模光子量子处理器开辟了一条清晰且易于开发的途径。
2022-04-27 quant-ph
Spectrally multiplexed and ultrabright entangled photon pairs in a lithium niobate microresonator
集成量子网络具有前所未有的可扩展性和复杂性，对具有复用能力的片上亮量子源的需求非常高。本文介绍了一种在锂酸盐微谐振器系统中产生的超亮宽带双光子量子源，在不引入传统畴极化的情况下，片上微盘产生的纠缠光子对覆盖了自发参量下转换中自然相位匹配所承诺的宽带带宽，实验上，复用光子对的特征在于受滤波系统限制的$30\ \rm nm$带宽，该量子源具有优异的单光子相关性$5.13\ {\rm MHz}/\upmu \rm W$和能量-时间纠缠性，具有优异的$804$干涉可见度，显示出突出的纯度。这种在电信波段的量子源为高维纠缠和未来的集成量子信息系统铺平了道路。
2021-10-18 physics.optics quant-ph
Versatile Quantum Machine Learning with an Ultra-low Power Photonic Quantum Reservoir Computer
The Hong Kong Polytechnic University（香港理工大学）；Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
本文提出一种无需主动调谐的集成光子量子储备池，实现非线性映射与时间记忆，在零功耗下完成分类、预测等任务，为低功耗大规模量子机器学习提供可扩展范式。
2026-09-22 physics.optics quant-ph
Integrated Dual-Resonator Architecture for Telecom Photon-Memory Entanglement
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；E. L. Ginzton Laboratory, Stanford University（斯坦福大学Ginzton实验室）
通过集成双碳化硅微环谐振器，实现了电信波段光子与量子存储器之间的纠缠生成，无需光谱调整，验证了88.1%的可见度，并展示了高达63个时间模式的高维纠缠。
2026-08-13 quant-ph
Pulse-regulated single-photon generation via quantum interference in a $χ^{(2)}$ nonlinear nanocavity
可扩展的电信波长的片上单光子源是量子通信网络的重要组成部分。在这项工作中，我们数值构建了一个基于纳米腔中的光参量放大器的脉冲调节单光子源。在脉冲激发条件下，利用蒙特卡罗波函数方法研究了源的光子统计特性。结果表明，存在一个产生高纯度单光子的最佳激发脉宽，而光源亮度随激发脉宽的增加而单调增加。更重要的是，我们的系统可以操作共振，我们表明，在这种情况下，在$g^{(2)}(0)$的振荡被完全抑制。
2018-10-10 physics.optics quant-ph
Remote quantum entanglement between two micromechanical oscillators
纠缠是量子理论的一个基本特征，它允许不可分割的量子相关在遥远的各方之间共享，是量子网络的关键资源。特别重要的是在远程对象之间分配纠缠的能力，这些对象也可以作为量子存储器。这在以前已经通过使用诸如热原子蒸气和冷原子蒸气、单个原子和离子以及固态系统中的缺陷等系统来实现。实际的通信应用需要几个有利特征的组合，例如特定的工作波长、高带宽和长存储器寿命。在这里，我们介绍了一个纯粹的微机械固态平台的形式，基于芯片的光机械谐振器的纳米结构的硅梁。我们创建并演示了两个微机械振荡器之间的纠缠，这两个微机械振荡器跨越两个芯片，相隔20厘米。纠缠的量子态分布在一个设计的波长接近1550纳米的光场。因此，我们的系统可以直接纳入一个现实的光纤量子网络中的传统的光通信波段。我们的研究结果是基于硅光子学的大面积量子网络发展的重要一步。
2018-08-06 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Phase Stable Integrated Delay Line Asymmetric Mach Zehnder Interferometers Enabled by High Efficiency 3 dB Couplers for Chip Scale QKD
Department of Electrical and Computer Engineering, Malek Ashtar University of Technolog, Tehran, Iran（马利克·阿什塔尔理工大学电气与计算机工程系）
本文提出一种基于Si3N4/SiO2平台的紧凑集成非对称马赫-曾德尔干涉仪，通过优化3 dB定向耦合器实现精确50:50分束，在C波段插入损耗低于0.5 dB，提供500 ps光学延迟，干涉可见度高于0.99，适用于千兆赫速率时间箱QKD系统。
2026-06-23 physics.optics quant-ph
Time-bin entangled Bell state generation and tomography on thin-film lithium niobate
本文在薄膜铌酸锂光子集成电路上实现时间仓最大纠缠贝尔态生成与片上量子态层析，亮度达242 MHz/mW、保真度91.9±1.0%，展示了该平台用于高速安全量子通信模块的潜力。
2024-07-04 physics.optics quant-ph
Manipulating multiple optical parametric processes in photonic topological insulators
本文提出在模拟量子谷霍尔效应的光子拓扑绝缘体中，利用两种拓扑边缘模式和四波混频实现光学参量放大、分频及频率纠缠双光子产生，并展示其拓扑保护鲁棒性。
2024-01-12 physics.optics quant-ph
Efficient and low-noise single-photon-level frequency conversion interfaces using silicon nanophotonics
光学频率转换的应用范围从可调谐光源到量子信息科学的窄带接口。在这里，我们展示了在纳米光子芯片上通过紧凑型（占地面积< 0.5 x 10^-4 cm ^2）Si 3 N4微谐振器中的四波混频布拉格散射实现的高效、低噪声频率转换。我们研究了三种频率转换配置：（1）在980 nm波段内几个纳米的光谱平移，（2）从1550 nm到980 nm的上转换，以及（3）从980 nm到1550 nm的下转换。在第一个过程的转换效率从25%到最后两个过程的转换效率> 60%的范围内，信号转换带宽> 1GHz，所需的连续波泵浦功率< 60 mW，背景噪声水平在几fW和几pW之间，这些器件适合于从InAs量子点的单光子态的量子频率转换。耦合模式方程和Lugiato-Lefever方程的基础上的模拟被用来模拟器件的性能，并显示与测量定量协议。
2015-10-08 physics.optics quant-ph
Photonic Supercoupling in Silicon Topological Waveguides
该研究在拓扑谷霍尔波导对中发现光子超耦合，利用谷守恒能量涡流在三个波长间距下实现95%耦合效率，显著拓展片上光子器件耦合距离。
2024-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Silicon nanophotonics for scalable quantum coherent feedback networks
相干量子反馈控制（CQFC）作为精确操纵复杂量子系统动力学的新范式的出现，导致了有效的理论建模和仿真工具的发展，并为新的实际实现开辟了途径。这项工作探讨了集成硅光子学平台实现可扩展的CQFC网络的适用性。如果被证明是成功的，这些网络的片上实现将为电信波长的自主量子信息处理设备和超低功率光学处理系统提供可扩展和高效的纳米光子组件。我们分析了CQFC应用的硅光子学平台的优势，并确定了理论形式和实验实现的关键挑战。特别是，我们确定具体的扩展理论CQFC框架（这是最初开发的批量光学实现铭记），需要使其完全适用于线性和非线性集成光学网络的建模。我们还报告了一个初步的实验，研究了两个耦合腔的原位可控硅纳米光子网络的性能，并使用CQFC形式主义分析该设备的属性的结果。
2016-11-08 physics.optics quant-ph
A telecom-wavelength atomic quantum memory in optical fiber for heralded polarization qubits
基于光子的量子信息处理有望产生包括光学量子计算、量子密码学和分布式量子网络在内的新技术。电信波长的偏振编码光子为这些技术的实际实现提供了一个引人注目的平台。然而，尽管在构建与该平台兼容的基本组件方面取得了重要的成功，包括纠缠光子源、有效的单光子检测器和片上量子线路，但是缺少的元件是原子量子存储器，其直接允许在电信波长光子的偏振度中编码的量子态的可逆映射。在这里，我们展示了量子存储和检索的偏振态的预示单光子在电信波长通过实施原子频率梳协议在一个合奏的铒原子掺杂到光纤中。尽管在我们的原理证明演示中存在局限性，例如存储效率和存储时间小，但我们的宽带光物质接口揭示了在未来量子信息处理中使用的潜力。
2015-06-14 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
