Phase-controlled integrated photonic quantum circuits
可扩展的光子量子技术基于多个嵌套干涉仪。为了实现这种架构，需要集成光学结构来确保稳定、可控和可重复的操作。在这里，我们展示了一个关键的证明的原则演示的外部控制的光子量子线路的基础上紫外光写入波导技术。特别是，我们提出的非经典干涉的光子对的马赫-曾德尔干涉仪与X耦合器在集成光路中的热光移相器的干涉仪臂之一。
2009-09-23 quant-ph
Four-Qubit Variational Algorithms in Silicon Photonics with Integrated Entangled Photon Sources
本文首次在室温硅光子集成电路上，利用四个集成自发四波混频光子对源制备路径纠缠四维量子态，成功演示了氢分子变分量子本征求解和半素数变分量子因式分解两种变分量子算法。
2025-01-02 quant-ph
Quantifying Hidden Nonlinear Noise in Integrated Photonics
我们目前的实验和模拟结果，以量化的非线性噪声的影响，在集成光子器件依赖于自发四波混频。我们的研究结果强调了需要设计规则的调整，以减轻否则内在的减少量子态纯度。在具有多个并行光子源的设备中的最佳策略是严格限制光子在源外部的产生。否则，我们的结果表明纯度可降低至40%以下。
2022-09-28 quant-ph
Integrated photonic sources of frequency-bin-encoded multipartite entangled states
本研究提出在集成光子平台中通过频率箱编码生成真多体纠缠态，设计了四光子GHZ态与三光子W态源，预测毫瓦泵浦下硅微环源产生速率约10⁴ Hz，为高维大规模纠缠态生成提供了有前景的方案。
2023-05-02 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
Discretely-observable continuous time quantum walks on Möbius strips and other exotic structures in 3D integrated photonics
我们从理论上分析了三维集成光子学中莫比乌斯带和其他奇异结构上光子量子行走的动力学演化。我们灵活的设计允许离散观测的连续时间量子行走的光子在各种波导阵列。此外，我们的设计允许在进化过程中注入光子，允许在光子“行走”时与光子相互作用。我们发现，非平凡的阵列拓扑结构引入新的时间依赖的对称性的双光子相关性。这些性质使得在这些器件中对多模纠缠态的量子态工程进行很大程度的控制成为可能。
2012-07-31 quant-ph
Integrated photonic Galton board and its application for photon counting
本研究提出可片上观测单光子干涉的集成光子高尔顿板，该简化玻色采样器结合定向耦合器矩阵与超导纳米线探测器阵列，兼具时空分辨率与光子数分辨能力，验证了探测器阵列与光子集成电路的兼容性，推动片上量子光学实验及光子量子计算发展。
2024-08-15 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
Novel Collective Effects in Integrated Photonics
超辐射是量子系统相干系综能量的集体辐射增强现象，通常在原子系综中进行研究。本文从理论上研究了谐振子相干系综的能量增强发射。我们表明，它应该是可能的观察谐振子超辐射的第一次在波导阵列集成光子学。此外，我们描述了如何在合奏的成对相关性可以测量与此架构。这些成对的相关性是超辐射现象的一个组成部分，迄今为止从未在实验中观察到。
2012-07-04 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
Quantum Key Distribution With an Integrated Photonic Receiver
本研究提出使用集成光子接收器和SNSPDs实现带诱骗态的三态BB84协议，在45 dB衰减下提取密钥并在10 dB下密钥率提升220%，展现了集成光子学推进量子通信的潜力。
2023-10-25 quant-ph
Atomic-scale on-demand photon polarization manipulation with high-efficiency for integrated photonic chips
Sun Yat-sen University（中山大学）；Anhui University of Technology（安徽工业大学）
针对集成量子光子电路缺乏偏振编码的问题，提出集成单量子发射器的波导方案实现单光子任意偏振操控，该偏振转换器具备转换灵活、频率可调、高效抗耗散和原子级尺寸等优势，为集成量子光子电路的偏振编码提供有效方案，助力量子光子芯片发展。
2024-09-26 quant-ph
Integrated Photonic Quantum Technologies
如果微观物理系统能够被控制，以大规模和高保真度编码、传输和处理量子信息，那么具有全新信息处理能力的几代技术将出现。在2008年成立后的十年中，集成量子光子学技术使光的量子态的产生、处理和检测成为可能，其规模和复杂程度稳步增加。使用已建立的和先进的制造技术，该领域从包括几个组件并在两个光子上操作的固定电路的演示发展到接近1000个组件的可编程电路，并集成多光子状态的生成。未来十年这一趋势的延续将为未来的量子技术带来一个多功能平台。这篇综述总结了集成光子量子技术（材料，器件和功能）的进展，以及其在芯片上的应用，包括安全量子通信，量子物理和化学系统的模拟，玻色子采样和线性光学量子信息处理。
2020-05-05 quant-ph
Benchmarking integrated photonic architectures
光子平台是实现量子通信协议和进行量子模拟实验的一种很有前途的技术。此外，大规模集成干涉仪最近在量子计算的受限模型中发挥了相关作用，特别是使用玻色子采样设备。事实上，已经提出了各种线性光学方案来实现酉变换，每一个都适合于特定的任务。尽管如此，到目前为止，仍然缺乏在更广泛和现实的条件下对最新技术状况的全面分析。在目前的工作中，我们解决这个差距，提供了一个统一的框架中的三个主要的光子架构，即三角形和正方形的设计和所谓的快速变换的定量比较。所有的布局都是在内部结构的反射率和相位存在损失和不完善控制的情况下进行分析的。我们的研究结果代表了进一步的一步，实现量子信息协议的大规模集成光子器件。
2017-05-25 quant-ph
Integrated photonic qubit quantum computing on a superconducting chip
我们研究了一个利用超导芯片上传输线谐振器中的微波光子作为量子比特的量子计算系统。我们表明，量子计算所需的所有控制都可以通过耦合到同一芯片上的约瑟夫森器件来实现，并利用它们固有的强非线性来实现量子比特相互作用。我们分析了门错误率，以证明我们的计划是现实的，即使是有限的退相干时间的约瑟夫森器件。基于现有技术的概念创新解决方案，我们的方案提供了一个集成和可扩展的方法，光子量子位量子计算的下一个关键里程碑。
2009-09-30 quant-ph
Proposal of a two-qubit quantum phase gate for quantum photonic integrated circuits
提出了一种基于光子脉冲从腔中的量子点反射的双量子比特量子相位门方案。根据量子点的状态，反射的光子获得有条件的相移。关键成分是通过电场对量子点能量的超快控制，这允许将激子和双激子连续调谐到与腔模式共振。门的完整动态模拟揭示了约0.9的保真度。所提出的方案使用位置编码，因此非常适合在集成光子量子处理器中实现。
2012-07-20 quant-ph
GaAs integrated quantum photonics: Towards dense and fully-functional quantum photonic integrated circuits
集成量子光学的最新进展为利用光子进行量子信息处理的集成平台的发展奠定了基础，并在量子模拟中具有潜在的应用。在正在研究的不同材料平台中，直接带隙半导体，特别是砷化镓（GaAs）提供了最广泛的功能，包括通过辐射复合产生单光子和纠缠光子，低损耗路由，电光调制和单光子检测。本文综述了GaAs量子光子学关键构件的最新进展，以及它们在全功能和密集集成的量子光子电路中的完全集成的前景。
2016-08-01 cond-mat.mes-hall 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
Atomically-thin quantum dots integrated with lithium niobate photonic chips
锂的电光、声光和非线性特性使其成为集成量子光子电路的高度通用的材料平台。量子技术应用的先决条件是能够有效地集成单光子源，并引导产生的光子通过特设电路。在这里，我们报告的集成量子点在单层WSe 2到Ti扩散的锂的定向耦合器。我们研究了单个量子点与波导模式的耦合，它们的空间重叠，以及混合集成光子电路的整体效率。
2018-10-18 physics.app-ph quant-ph
Integrated Photonic Fractional Convolution Accelerator
本研究提出一种基于离散分数阶傅里叶变换的集成光子分数阶卷积加速器架构，通过非均匀耦合波导阵列与调制器阵列实现改进型卷积，模拟验证其在含噪输入下仍可完成平滑与边缘检测任务。
2024-01-02 physics.optics quant-ph
Integrated thermo-optic phase shifters for laser-written photonic circuits operating at cryogenic temperatures
本研究制备出首款兼容低温的可编程飞秒激光写入玻璃光子集成电路，通过热光移相器控制，在室温和低温下均实现低功耗、温度梯度受限的可靠运行，为全集成量子架构奠定基础。
2024-06-24 physics.optics quant-ph
Variational learning of integrated quantum photonic circuits
本文提出一种面向集成光子电路的变分学习方法，将后选择与基本光子元件直接纳入训练，把复杂电路作为单个非线性逻辑算子进行统一设计，并在芯片上实时优化参数，成功演示了单辅助CNOT门设计和首次集成光子量子随机模拟。
2024-11-19 physics.comp-ph quant-ph
Integrated Silicon Photonic Transmitter for Polarization-Encoded Quantum Key Distribution
提出了一种用于偏振编码量子密钥分发（QKD）的硅光发射机。该芯片在标准硅光子铸造工艺中制造，并在1.3 mm $\times$ 3 mm管芯面积中集成了脉冲发生器、强度调制器、可变光衰减器和偏振调制器。光路中的器件满足QKD的要求。该发射机用于在5公里长的光纤链路上进行BB84 QKD协议的概念验证演示。
2016-06-14 physics.optics quant-ph
Suspended gallium arsenide platform for building large scale photonic integrated circuits: Passive devices
硅基光子集成电路（PIC）在过去十年中取得的巨大成功自然引出了一个问题，即类似的制造过程是否可以应用于具有更理想光学特性的其他材料平台。在这项工作中，我们展示了个人的无源元件（光栅耦合器，波导，多模干涉仪和环形谐振器）必要的大规模集成电路中建立悬浮砷化镓（GaAs）。在悬浮GaAs中实现PIC是在具有严格器件约束的领域实现最佳系统性能的可行途径，例如用于艾级系统的节能收发器、集成电光梳状激光器、集成量子光子学、低温光子学和机电导波声光。
2019-12-10 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Nanowire-based Integrated Photonics for Quantum Information and Quantum Sensing
本文综述纳米线量子点单光子发射器与超导纳米线单光子探测器的原理、材料、制备及应用，展望集成量子光子学趋势并提出实验方向。
2023-07-18 physics.optics quant-ph
Optimal photonic crystal cavities for coupling nanoemitters to photonic integrated circuits
用成熟的半导体技术制造的光子集成电路对于实现可扩展的量子技术具有很大的希望。量子发射器和纳米光子器件之间的有效接口是在硅芯片上实现这种实现的关键构件。这些接口可以实现为具有高品质因数和波长尺度模体积的纳米束光学腔，从而提供纳米级量子发射器和纳米光子电路之间的增强的耦合。实现这样的谐振结构对于可见光波长范围是特别具有挑战性的，其中许多当前考虑的量子发射器工作，并且如果期望与现代半导体纳米制造工艺兼容。在这里，我们表明，光子晶体纳米梁腔的可见光谱可以设计和制造直接在衬底上具有高的品质因数和小的模式体积。我们比较基于确定性和模式匹配方法的设计，并发现后者有利于基板上实现。我们的研究结果铺平了道路，将量子发射器与纳米光子电路应用于量子技术。
2019-09-05 physics.optics quant-ph
Geometrically-controlled polarisation processing in an integrated photonic platform
光的偏振是一种强大且广泛使用的自由度，用于在经典和量子应用中编码信息。特别是，基于光子的量子信息技术正在通过使用集成光子电路而发生革命性变化。因此，能够操纵这种电路中光子的偏振是非常重要的。我们通过实验证明了飞秒激光微加工的组件，如偏振不敏感或偏振定向耦合器，在1550 nm波长下工作，其中两个相反的行为是通过控制光子电路的几何布局来实现的制造，是用相同的照射配方制造的波导。我们期望将这种方法应用于复杂的集成光子器件，能够完全控制光子的偏振，用于量子密码学，量子计算和量子隐形传态实验。
2017-05-22 physics.optics quant-ph
About the Heisenberg's uncertainty principle and the determination of effective optical indices in integrated photonics at high sub-wavelength regime
根据海森堡的不确定原理，讨论了这些不等式对亚波长区积分光子学理论的影响。更特别的是，纳米光子学中亚波长区域的有效折射率值的不确定性，其被定义为集成光子学中的整体光学几何问题的本征值，似乎直接源于海森堡的不确定性。一个恰当的公式，使我们能够假设的不确定性和概念的本征值称为有效的光学指数或传播常数是成反比的空间尺寸的一个给定的纳米结构产生的相关意义上的本征值低于一个特定的限制的体积上的转移的future。
2016-04-01 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
Femtosecond laser micromachining for integrated quantum photonics
集成量子光子学，即在集成光子芯片中产生、操纵和检测光的量子态，正在彻底改变从通信到计算的所有应用中的量子信息领域。尽管目前正在开发许多不同的平台，从硅光子学到锂离子光子电路，但它们都没有显示飞秒激光微加工（FLM）在生产完整量子系统的所有组件方面的多功能性，包括量子源，可重构状态操纵，量子存储器和检测。事实上，很明显，FLM已经成为许多量子设备和功能首次演示的关键支持工具。虽然FLM无法达到与其他平台相同的小型化水平，但对于集成量子光子学来说，它仍然具有许多独特的优势。特别是在过去五年中，FLM极大地扩展了其量子应用范围，取得了多项科学突破。基于这些原因，我们认为关于这个主题的评论文章是非常及时的，可以通过说服最终用户这个技术平台的巨大潜力，并通过激励FLM中更多的研究小组将他们的努力引向量子技术这一令人兴奋的领域，来进一步促进这一领域的发展。
2021-10-12 physics.optics quant-ph
Room-Temperature entangled quantum processor on integrated semiconductor photonics platform
本文在SiCOI平台上首次实现了室温纠缠量子处理器，演示了单电子自旋确定性生成、单核自旋近单位初始化与相干操控，并制备了保真度0.89的最大纠缠态，为单片集成量子光子网络奠定基础。
2024-11-22 physics.optics quant-ph
Multi-photon quantum interference in a multi-port integrated photonic device
增加量子光子器件的复杂性对于许多光学信息处理应用来说是必不可少的，以达到超越经典模拟的范围，集成光子学已成为实现这一目标的领先平台。在这里，我们展示了三光子量子操作的集成设备包含三个耦合干涉仪，八个空间模式和许多经典和非经典的干扰。这是一个关键的进步，超过以前的复杂性和第一个芯片上的非经典干涉超过两个光子输入。我们引入了一个新的方案来验证量子行为，使用经典的特点的设备元素和层次的光子关联函数。我们准确地预测了设备的量子行为，并显示操作与经典和双可分离的量子模型不一致。这种验证多光子量子行为的方法对于实现增加的电路复杂性至关重要。我们的实验为下一代集成光子量子模拟和计算设备铺平了道路。
2012-09-03 physics.optics quant-ph
Heterogeneously Integrated Squeezed-Light Generation and Detection on a Single Photonic Chip
University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本文通过异质集成技术在单光子芯片上实现压缩光产生、路由与平衡零差探测，测得含34个量子模式的双模压缩量子微梳约3 dB压缩度，建立了全集成压缩光量子光子系统的可扩展架构。
2026-08-14 physics.optics quant-ph
Scalable Liquid-Crystal Integrated Silicon Nitride Photonic Circuits for Reconfigurable Quantum Interference
Korea Institute of Science and Technology (KIST)（韩国科学技术院）；Korea University（高丽大学）；Seoul National University of Science and Technology（首尔科学技术大学）；Kyung Hee University（庆熙大学）
本文提出了一种基于液晶的相位调制器，实现了高可见度的量子干涉，展示了硅氮化物平台在量子光子电路中的可扩展性和能效。
2026-05-08 physics.optics quant-ph
Deterministic photon source interfaced with a programmable silicon-nitride integrated circuit
我们开发了一个量子光子平台，该平台将高质量的量子点单光子源和氮化硅制成的低损耗光子集成电路互连。该平台的特点和编程演示各种多光子应用，包括玻色子抑制法和光子纠缠产生。结果表明，一个有前途的技术路线向前扩展的光子量子硬件。
2023-02-13 physics.optics quant-ph
CMOS photonic integrated source of ultrabroadband polarization-entangled photons
本研究研发出一款基于CMOS工艺的全片上硅光子集成纠缠光子源，采用双向泵浦微环和偏振分束旋转器，可产生超宽带高保真偏振纠缠光子，适用于多用户网络的灵活网格波分复用纠缠分发。
2024-02-14 physics.optics quant-ph
Integrated-Photonics-Based Systems for Polarization-Gradient Cooling of Trapped Ions
Research Laboratory of Electronics, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院电子研究实验室）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院林肯实验室）
本文提出利用集成光子学实现阱离子的极化梯度冷却，首次实验演示了该技术，提升了阱离子系统的计算效率。
2024-11-09 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Hybrid integration methods for on-chip quantum photonics
集成量子光子学的目标是将用于产生、操纵和检测非经典光的组件组合在一个相位稳定且高效的平台中。固态量子发射器最近已经达到作为单光子源的杰出性能。与此同时，光子集成电路已经发展到可以在芯片上控制数千个元件，并且具有高效率和相稳定性。因此，研究人员现在开始将这些领先的量子发射器和光子集成电路平台结合起来，以实现每种技术的最佳性能。在这篇文章中，我们回顾了基于这种混合系统的集成量子光子学的最新进展。虽然混合集成解决了单个平台的许多局限性，但它也带来了因连接不同材料而产生的新挑战。我们回顾了固态量子发射器和光子集成电路中的各种问题，桥接这两个系统的混合集成技术，以及基于芯片的光子和发射器操纵方法。最后，我们讨论了集成量子发射器的片上量子光子学的剩余挑战和未来前景。
2019-11-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Low power reconfigurability and reduced crosstalk in integrated photonic circuits fabricated by femtosecond laser micromachining
飞秒激光写入是一种功能强大的技术，它可以快速、低成本地制造具有独特三维几何形状的光子集成电路。特别是，通过热光移相器重新配置这种设备的可能性代表了一个重要的特征，用于生产自适应和可编程电路。然而，可扩展性受到当前热移相器的缺陷的强烈限制，其需要数百毫瓦来操作并且表现出大的热串扰。在这项工作中，利用绝热三维微结构将引起2π相移所需的功率降低到37 mW，并将串扰降低到几个百分点。进一步的改进表明，在真空中工作时，亚毫瓦级的功耗和可忽略的串扰。这些结果为飞秒激光写入制造的复杂可编程集成光子电路的演示铺平了道路，从而打开了集成量子光子学的令人兴奋的前景。
2020-09-21 physics.app-ph physics.optics quant-ph
A Large-Scale GaP-on-Diamond Integrated Photonics Platform for NV Center-Based Quantum Information
我们提出了芯片级的传输测量的三个关键组成部分的GaP-on-Diamond集成光子学平台：波导耦合盘谐振器，定向耦合器和光栅耦合器。我们还提出了证明的原则测量表明氮空位（NV）中心发射耦合到选定的设备。所展示的器件性能、均匀性和产量使该平台处于有利地位，可以利用钻石中的NV中心实现基于测量的量子信息协议。
2015-10-16 cond-mat.mes-hall 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
Compact Continuous-Variable Quantum Key Distribution System Employing Monolithically Integrated Silicon Photonic Transceiver
High Capacity Optical Transmission Lab, Eindhoven University of Technology（荷兰埃因霍温理工大学高容量光传输实验室）
本文提出一种基于单片集成硅光子双极化收发器的连续变量量子密钥分发系统，采用PS-64-QAM技术，在25公里标准单模光纤上实现了1.9 Mbit/s的密钥速率。
2026-03-30 cs.SY eess.SY 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
Quantum Information Processing With Integrated Silicon Carbide Photonics
本文围绕集成碳化硅光子学平台，梳理其色心器件的研究进展，对该平台在量子网络、模拟与计算三大领域的应用作用开展概念与定量分析。
2022-03-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Frequency control of single quantum emitters in integrated photonic circuits
生成量子比特的纠缠图态需要高的纠缠率，并且需要有效地检测来自单独量子比特的多个不可区分的光子。将基于缺陷的量子位集成到光子器件中导致增强的光子收集效率，然而，通常以降低的缺陷发射能量均匀性为代价。在这里，我们证明了在集成器件中的缺陷均匀性的减少可以部分抵消电场调谐。使用光子器件耦合注入氮空位（NV）中心在一个金刚石平台上的GaP，我们展示了大的场依赖性的调谐范围和部分稳定的缺陷发射能量。这些结果解决了芯片级纠缠产生的一些挑战。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
An Integrated Photonic Platform for Rare-Earth Ions in Thin Film Lithium Niobate
掺杂在单晶中的稀土离子系综材料在光信号处理、激光和量子信息处理等领域具有广泛的应用前景。将稀土离子注入集成光子器件可以实现紧凑的激光器和调制器，以及用于经典和量子光学应用的片上光量子存储器。为此，非常需要与集成光子器件的平面制造兼容的薄膜单晶晶片结构。然而，将稀土离子结合到薄膜形状因子中，同时保持其光学性质已被证明具有挑战性。我们展示了一个集成的光子平台，用于在绝缘体上的单晶薄膜中掺杂稀土离子。所述薄膜由掺杂有Tm 3+的钛酸锂组成。在薄膜中的离子表现出相同的光学寿命在大块晶体中测量。我们显示窄光谱孔的薄膜波导，需要高达2个数量级的低功率产生比以前报道的散装波导。我们的研究结果为可扩展的片上激光器，光信号处理设备和集成光量子存储器铺平了道路。
2019-11-14 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Soft-mask fabrication of gallium arsenide nanomembranes for integrated quantum photonics
我们报道了基于悬浮GaAs薄膜的量子光子集成电路的制作。制造过程包括一个单一的光刻步骤，然后通过电子束抗蚀剂掩模和湿法蚀刻的牺牲层的电感耦合等离子体干法蚀刻。这种方法不需要沉积、蚀刻和剥离硬掩模，大大减少了制造时间和成本，同时产生具有优异结构质量的器件。我们详细讨论了用于清洁由等离子体蚀刻引起的抗蚀剂残留物的程序，并在每个制造步骤后对蚀刻特征尺寸进行了统计分析。
2015-06-01 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Routing Single Photons from a Trapped Ion Using a Photonic Integrated Circuit
囚禁离子由于其长寿命的量子比特相干时间和高保真的单量子比特和双量子比特门而成为可扩展量子网络节点的有希望的候选者。基于捕获离子的未来量子网络将需要一种可扩展的方式来在不同节点之间路由光子。来自制造工厂的光子集成电路提供了对该问题的紧凑解决方案。然而，这些电路通常在与捕获离子的强偶极发射不兼容的电信波长下操作。在这项工作中，我们演示了使用光子集成电路的单光子从被困离子的路由。我们采用量子频率转换，以匹配的离子发射的工作波长的铸造制造的氮化硅光子集成电路，实现了31 $\pm$ 0.9%的总传输通过该设备。使用可编程移相器，我们切换电路的输出通道之间的单光子，也证明了50/50分束条件。这些结果构成了大规模量子网络和分布式量子计算机中可编程路由和纠缠分发的重要一步。
2022-03-16 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Strongly coupled single quantum dot-cavity system integrated on a CMOS-processed silicon photonic chip
量子光子集成电路（QPIC）是构建量子技术应用集成器件的一种很有前途的工具。在光学领域，由互补金属氧化物半导体（CMOS）技术授权的硅光子学提供了用于实现大规模QPIC的光学组件。QPIC需要单光子水平的光学非线性来促进光子-光子相互作用。然而，迄今为止，具有确定性（即，尽管基于硅光子学的QPIC的功能性增强，但是通过使用基于硅的组件来实现单光子非线性（非概率性）是具有挑战性的。在本研究中，我们首次在CMOS制程的硅光子晶片上实现了强耦合的InAs/GaAs量子点-腔量子电动力学系统。采用转移印刷法在硅片上实现了GaAs腔体的异质集成。本文实现的CMOS光子芯片上的腔QED系统是一种很有前途的片上单光子非线性元件的候选者，它构成了基于QPIC的未来应用的基础组件，如通过腔对量子比特态的相干操纵和无损测量，以及高效的单光子滤波器和路由器。
2018-09-28 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
