Parametric down-conversion photon pair source on a nanophotonic chip
量子光子芯片集成了量子光源、有源和无源光学元件以及单光子探测器，在光子量子信息处理和量子技术方面显示出巨大的潜力。成熟的半导体纳米制造工艺允许将这样的光子集成电路缩放到复杂性增加的片上网络。二阶非线性材料是在线性光学实验的绝大多数部分中使用体元件产生光子量子态的选择方法，但是在纳米光子芯片上与波导电路集成被证明是具有挑战性的。在这里，我们展示了这样一个片上参数下转换源的光子对的基础上的二阶非线性氮化铝微谐振器。通过测量具有接近理想状态纯度的预示单光子的高可见度反聚束，我们展示了我们的源用于量子信息处理的潜力。我们的下转换源工作在高亮度和低噪声，产生的相关光子对在兆赫率与高的巧合，以偶然的比率。产生的光子对在光谱上远离泵浦场，为实现足够的片上滤波和量子光源、波导电路和单光子探测器的单片集成提供了良好的潜力。
2016-03-11 physics.optics quant-ph
Quantum frequency conversion and single-photon detection with lithium niobate nanophotonic chips
本文在LNOI纳米光子平台上实现了连接电信波段与近可见光波段的低噪声量子频率转换芯片，并基于该芯片构建了片上上转换单光子探测器，为芯片级量子系统应用奠定基础。
2022-09-18 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
Super-radiant emission from quantum dots in a nanophotonic waveguide
未来可扩展的光子量子信息处理依赖于将多个相互作用的量子发射器集成到单个芯片中的能力。量子点提供了理想的片上量子光源。然而，实现芯片上多个量子点之间的量子相互作用是一项具有挑战性的任务，由于其频率和位置的随机性，需要本地调谐技术和远程量子相互作用。在这里，我们展示了纳米光子波导上遥远的两个量子点之间的量子相互作用。我们通过将量子点集成到纳米光子波导的相同光学模式来实现光子介导的远程相互作用，并通过将片上热调谐器结合来克服光谱失配。我们观察到它们的量子相互作用的超辐射发射的形式，其中两个点集体发射速度比每个点单独。从集成的量子发射器产生超辐射发射可以使紧凑的芯片集成的光子结构表现出长程量子相互作用。因此，这些结果代表了朝着建立由半导体芯片上的多个相互作用的量子发射器组成的光子量子信息处理器迈出的重要一步。
2018-04-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum memory on a nanophotonic silicon chip
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）；Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)（慕尼黑量子科学与技术中心）；TUM Center for Quantum Engineering (ZQE)（慕尼黑工业大学量子工程中心）；Max Planck Institute of Quantum Optics（马克斯·普朗克量子光学研究所）
本文提出了一种基于掺铒硅波导的量子存储器，实现了高带宽和可编程延迟，优于传统芯片延迟线，为硅基光子量子计算奠定了基础。
2026-03-31 cond-mat.other quant-ph
Telecommunications-band heralded single photons from a silicon nanophotonic chip
我们展示了在CMOS兼容的硅纳米光子器件中预示的单光子产生。耦合谐振器光波导（CROW）提供的强模式约束和慢群速度在电信波长处产生了大的四波混频非线性系数γ_eff ~4100 W^-1 m^-1。利用1549.6 nm的简并泵浦光进行自发四波混频，产生了1529.5 nm和1570.5 nm的光子对，符合与偶然比超过20。对信号光子（1529.5 nm）进行光子相关测量，探测到闲频光子（1570.5 nm），结果显示出反聚束效应，g^（2）（0）= 0.19 \pm 0.03。在硅平台内的单光子源的演示为未来的集成量子光子电路带来了希望。
2012-01-12 physics.optics quant-ph
Quantum Frequency Conversion of a Quantum Dot Single-Photon Source on a Nanophotonic Chip
单自组装InAs/GaAs量子点是量子信息科学中最有前途的不可分辨光子亮源。然而，由于其生长所固有的不均匀加宽，它们在发射波长中的分布限制了产生多个相同源的能力。量子频率转换可以克服这个问题，特别是如果使用可扩展的芯片集成技术实现。在这里，我们报告的量子频率转换的量子点单光子源的硅纳米光子芯片上的第一个演示。来自微柱腔中的量子点的单光子在波长上发生偏移，片上转换效率约为12%，受到量子点光子的线宽的限制。与转换前的值g（2）（0）= 0.080 +/-0.003相比，频率转换后的光的强度自相关函数g（2）（tau）是反聚束的，g（2）（0）= 0.290 +/-0.030。我们证明了我们的频率转换接口作为量子点源的资源的适用性，通过表征其在宽范围的输入波长（840 nm至980 nm）的有效性，以及其实现难以通过其他方法获得的可调谐波长偏移的能力。
2019-04-26 physics.optics quant-ph
Genuine Counterfactual Communication with a Nanophotonic Processor
本文在可编程纳米光子处理器上实现了一种新协议，克服了先前反事实通信中弱痕迹和可扩展性问题，实现了无痕迹、低错误率（<1%）的真正反事实通信。
2018-08-14 quant-ph
Model of a Programmable Quantum Processing Device
我们提出了一种可编程量子处理设备的模型，该设备可利用现有的纳米光子技术实现，并且可以被视为新的高性能硬件架构的基础。我们提出的协议和它们的物理实现控制光子传输执行基本的单量子比特和多量子比特门。分析了这种量子计算机方案的可能操作。然后通过量子处理单元（QPU）的数学模型来形式化物理架构，该模型用作量子编程框架的基础，该框架使得可以在多任务环境中执行通用量子计算。
2016-12-19 quant-ph
Intense optical parametric amplification in dispersion engineered nanophotonic lithium niobate waveguides
集成光子学中的强放大是计算、通信、传感和量子信息处理最期望的光学功能之一。半导体增益和立方非线性，如四波混频和受激拉曼和布里渊散射，已经成为芯片上研究最多的放大机制之一。或者，具有强二次非线性的材料平台在增益和带宽方面具有许多优势，其中纳米光子锂离子材料是最有前途的候选材料之一。在这里，我们将准相位匹配与色散工程相结合，在纳米光子晶体锂酸盐波导中实现了强烈的光参量放大。我们测量了一个宽带相敏片上放大大于45 dB/cm的2.5毫米长的波导。我们进一步确认高增益操作的退化和非退化制度，通过放大真空波动的宏观水平在6毫米长的波导，与片上增益超过100 dB/cm的600 nm的带宽约2 $μ$ m。我们的研究结果为片上少周期非线性光学、中红外光子学和量子光子学开启了新的可能性。
2022-03-15 physics.optics quant-ph
Integrated nanophotonic platform for on-chip quantum emitter interactions and entanglement
University of Southern Denmark（南丹麦大学）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）
本文提出了一种集成纳米光子平台，通过工程化的表面等离子体极化子干涉实现芯片上量子发射器的长程相互作用和纠缠，展示了增强的能量转移和瞬时纠缠的实验结果。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Quantum teleportation of an elemental silicon nanophotonic CNOT gate
研究首次在硅纳米光子芯片上实验演示了CNOT门的量子隐形传态，利用局域操作与共享纠缠实现了非局域量子门，各项保真度均超83%，为大规模分布式量子计算提供了可扩展路径。
2025-07-22 quant-ph
Anti-Parity-Time Symmetry in Passive Nanophotonics
非厄米光学系统中的宇称-时间（PT）对称性保证了在保守光学中没有的独特的光学效应和应用。它的对应物，反PT对称性，订阅了另一类有趣的光学现象，并暗示了奇异光操纵的互补技术。尽管取得了令人兴奋的进展，但到目前为止，反PT对称性仅在大体积系统或具有光学增益的系统中实现。在这里，我们报告了一个片上实现的非厄米光学与反PT对称性，通过使用一个完全无源的，纳米光子平台组成的三个倏逝耦合波导。通过在中心波导上沉积金属薄膜引入强损耗，实现了抗PT系统。利用微加热器调节波导的折射率，观察到了诸如等功率分裂、同步幅度调制、相位控制耗散以及从反PT对称到其破缺相位的转变等惊人的行为。我们的研究结果突出了奇异的反厄米纳米光子学与同一芯片上的传统电路相结合，从而可以为量子光学研究和可扩展的信息处理创建有价值的芯片器件。
2020-03-24 physics.optics quant-ph
Programmable System on Chip for controlling an atomic physics experiment
大多数原子物理学实验都是由一个数字模式发生器控制的，该发生器通过提供触发器和时钟来同步所有设备。最近，有据可查的开源开发工具的可用性解除了使用可编程片上系统（PSoC）的障碍，使其成为合成数字模式的方便和通用工具。在这里，我们利用这些先进的设计，一个多功能的时钟和模式发生器使用PSoC。我们提出我们的设计，目的是突出PSoC在灵活性方面必须提供的新可能性。我们提供了一个强大的硬件载体和基本的固件实现，可以扩展和修改用于其他用途。
2021-04-13 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Nanophotonic source of broadband quadrature squeezing
压缩光是方差低于散粒噪声水平的光束。它们是基于光子的量子技术的关键资源，可以用来实现更高精度的测量，提高量子密钥分发信道的安全性，并作为量子计算的基础资源。迄今为止，大多数基于压缩光的实验都是基于非线性晶体和分立光学元件，因为在纳米制造友好材料中集成光的正交压缩态是一项具有挑战性的技术任务。在这里，我们测量0.45 dB的GHz宽正交压缩的环形谐振器集成在氮化硅光子芯片，我们制造的CMOS兼容的步骤。估计校正片外损耗的结果比散粒噪声散粒噪声电平低1 dB。我们确定并验证，目前的结果是有限的芯片中产生的多余的噪声，并提出方法来减少it.Calculation表明，在现有技术可实现的芯片的光学性能的改善可以开发基于光的可扩展的量子技术。
2019-04-15 physics.optics quant-ph
An integrated atom array -- nanophotonic chip platform with background-free imaging
提出一种结合64个光镊原子阵列与含100多个纳米光子器件的毫米级芯片的集成架构，利用多色激发检测方案在靠近器件处实现99.2%高保真无背景成像，并验证了无缺陷阵列的加载与重排。
2023-11-03 physics.atom-ph quant-ph
Quadrature squeezing in a nanophotonic microresonator
针对集成光子学产生压缩光面临的寄生非线性与损耗难题，研究人员在带纳米波纹的氮化硅光子晶体微腔中，通过简并双泵浦自发四波混频实现7.8 dB片上单模正交压缩，为集成压缩光源应用提供新路径。
2025-02-24 physics.optics quant-ph
A programmable quantum photonic platform integrating coherent emitters
Center for Hybrid Quantum Networks (Hy-Q), Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所混合量子网络中心）；Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）
本研究展示了一种可编程量子光子平台，在低温下集成相干量子点发射器与可重构光子电路，实现单光子产生、双光子干涉及共振测量，推动量子光子硬件发展。
2026-10-06 quant-ph
Boson Sampling as a Probe of Chaotic and Integrable Quantum Dynamics in a Photonic Chip
Nanyang Technological University（南洋理工大学）；National University of Singapore（新加坡国立大学）；Tel-Aviv University（特拉维夫大学）；Tongji University（同济大学）
利用多光子干涉对单粒子幺正动力学随机矩阵性质的敏感性，通过可编程硅基光子芯片实现玻色子采样，实验验证了三种互补探针（Porter-Thomas统计距离、香农熵、时序关联函数等效观测量）能够有效区分混沌与可积动力学。
2026-06-16 quant-ph
Strong nanophotonic quantum squeezing exceeding 3.5 dB in a foundry-compatible Kerr microresonator
本研究在代工厂制备的氮化硅微环中实现了3.7 dB的片上量子压缩，证明了该平台在CMOS兼容架构中可实现强量子噪声抑制。
2024-11-18 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
A generalised multipath delayed-choice experiment on a large-scale quantum nanophotonic chip
著名的双缝或双路径实验，在杨氏或马赫-曾德尔干涉仪中实现，已经证实了量子物质的双重性质，当光子，中子，原子或分子流通过两个狭缝时，可以确定在屏幕上建立波状干涉条纹或粒子状的路径分布。这些量子物体同时表现出波和粒子的性质，但只表现出波和粒子的性质，这取决于它们的测量方式。在一个等效的马赫-曾德尔配置，对象显示波或粒子性质的存在或不存在的分束器，分别代表选择哪一个测量。惠勒进一步提出了一个gedanken实验，在这个实验中，选择哪一个测量是延迟的，也就是说，在物体已经进入干涉仪之后才确定，以便排除预测它将面临哪一个测量的可能性。延迟选择实验已经能够显著地证明不同量子物体的真正双路径对偶性。最近，Ionicioiu和Terno提出了延迟选择的量子控制版本，通过引入量子控制分束器，该分束器处于存在和不存在的相干叠加中。它代表了一个可控的实验平台，不仅可以揭示波和粒子的特性，而且他们的叠加。此外，双缝对偶关系的定量描述在Wootters和Zurek的开创性工作中被初始化，并由Greenberger等人形式化。D2+V2<=1，其中D是路径信息的可分辨性，V是干扰的对比可见度。在这方面，仅获得哪条路径信息会降低干扰可见性，反之亦然。这种双路径对偶关系已经在先驱实验和最近的延迟选择测量中得到了检验。
2021-05-12 quant-ph
Efficient Frequency Doubling with Active Stabilization on Chip
薄膜锂酸盐（TFLN）具有强的二阶非线性、快速高效的电光效应、宽的透明窗口、小的双光子吸收和自由载流子散射等特性，在集成纳米光子学领域具有广泛的应用前景。它们一起允许高度集成的纳米光子电路，能够通过在同一芯片上合并不同的元件来进行复杂的光子处理。然而，必须有一个示范，协同这些优越的性能，为系统的优势。在这里，我们展示了这样一个芯片，利用TFLN有利的铁电性，高二阶非线性，强电光效应。它由一个集成Z切、高品质因数的准相位匹配微带和一个用于有源反馈控制的相位调制器的单片电路组成。通过Pound-Drever-Hall锁定，它仅用毫瓦泵浦就实现了约50%转换的稳定倍频，这是迄今为止所有毫瓦泵浦纳米光子平台中最高的。我们的演示解决了基于腔的光学处理面临的长期突出的挑战，包括频率转换，频率梳产生和全光开关，其稳定的性能受到光折变或热效应的阻碍。我们的研究结果进一步确立了TFLN作为一种能够进行光学多任务处理的优良材料，作为构建多功能芯片器件的理想材料。
2021-02-27 physics.optics quant-ph
Ultra-broadband quadrature squeezing with thin-film lithium niobate nanophotonics
压缩光是一种关键的量子资源，它使传感、网络和计算应用具有量子优势。利用集成平台可扩展地产生和操纵压缩光对于具有连续变量的量子技术的发展是高度期望的。在这封信中，我们展示了压缩光产生与薄膜锂的氢化物集成光子学。利用铁电畴工程的准相位匹配实现了参量下转换。在亚波长模式限制下，可以用单通结构观察到有效的非线性过程。我们测量到0.56 +-0.09dB正交压缩（片上推断为~ 3dB）。单通配置进一步使得能够产生具有高达7 THz的大光谱带宽的压缩光。这项工作是实现连续变量量子信息处理的重要一步
2021-07-15 physics.optics quant-ph
Programmable Nonlinear Quantum Photonic Circuits
本文通过嵌入可调量子点的纳米光子波导，实现可编程多模非线性光子电路，支持单光子级高精度线性和非线性操作，并用于非谐分子动力学的量子模拟。
2024-05-28 quant-ph
Telecom quantum memory over one microsecond in nanophotonic lithium niobate
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Q-NEXT, Argonne Na（Q-NEXT，阿贡国家实验室）
该研究利用掺铒薄膜锂铌酸盐原子频梳实现了超过微秒的电信波段单光子脉冲存储，展示了高保真度的量子存储与低噪声特性，为片上量子存储器的发展提供了新平台。
2026-05-15 quant-ph
Few-cycle vacuum squeezing in nanophotonics
压缩真空是光的最基本的量子态之一，其中一个正交项中的噪声小于标准量子噪声极限。光学压缩真空的产生及其应用已取得了重大进展。然而，在纳米光子学中产生、操纵和测量这样的量子态仍然是具有挑战性的，其具有广泛的可扩展的量子信息系统所需的性能。在这里，我们克服了这一挑战，在锂离子纳米光子学利用超短脉冲相敏放大器在同一芯片上的压缩态的产生和全光学测量。我们产生一个压缩状态跨越超过25太赫兹的带宽支持只有几个光周期，并测量最大4.9分贝的压缩（$\sim$ 11分贝推断）。这种压缩水平超过了大范围量子信息系统的要求。我们的研究结果在纳米光子学的产生和测量的少光周期压缩态，使一个实用的路径可扩展的量子信息系统与太赫兹时钟速率和开放的机会，研究非经典性质的光在子周期制度。
2022-01-18 quant-ph
An on-chip programmable mechano-quantum transducer
Northwestern Polytechnical University（西北工业大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Ningbo Institute of Northwestern Polytechnical University（西北工业大学宁波研究院）；Hefei National Laboratory, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学合肥国家实验室）
研究固态自旋缺陷中机械驱动与量子读出分离问题，提出片上可编程机械量子换能器，集成微机械驱动与自旋频率读出，能检测低应变，提供高体积力密度，通过框架实现电控制微机械输入到自旋频率响应的直接测量。
2026-07-28 cond-mat.mes-hall quant-ph
Broadband quadrature-squeezed vacuum and nonclassical photon number correlations from a nanophotonic device
我们报道了在集成纳米光子器件中产生的正交压缩真空和光子数差压缩。在氮化硅微腔中，通过强驱动的阈值以下自发四波混频产生压缩光。所产生的光的特点是零差检测和直接测量的光子统计使用光子数分辨过渡边缘传感器。我们测量宽带正交压缩的$1.0(1)$ ~dB（片上推断的${\sim}4$ ~dB）和光子数差压缩的$1.5(3)$ ~dB（片上推断的${\sim}7$ ~dB）。实现了接近单时间模式的操作，测量的原始未预告的二阶相关$g^{(2)}$高达$1.95(1)$。超过10个光子的多光子事件被直接检测到，其速率超过任何先前使用集成纳米光子学的量子光学演示。这些结果将对缩放连续变量量子技术产生有利影响。
2020-10-16 physics.optics quant-ph
Efficient photon-pair generation in layer-poled lithium niobate nanophotonic waveguides
针对现有铌酸锂光子对源制备可靠性差或效率低的问题，提出层极化铌酸锂纳米光子波导，通过层状极性反转增强非线性相互作用，实现高效光子对产生，且制备可靠性更高、环境鲁棒性更强，适用于量子信息相关领域。
2024-05-17 physics.optics quant-ph
On-chip quantum interference between independent lithium niobate-on-insulator photon-pair sources
本研究基于绝缘体上铌酸锂集成光子芯片，实现了独立光子对源的高效产生与高可见度片上量子干涉，为大规模集成量子光子学及玻色采样、量子通信等应用提供了可行路径。
2024-04-12 physics.optics quant-ph
Highly squeezed nanophotonic quantum microcombs with broadband frequency tunability
本文提出一种基于低于阈值光学参量放大器的强过耦合氮化硅纳米光子压缩器，实现5.6 dB压缩并揭示16个qumode的量子频率梳，同时展示宽带频谱调谐，为芯片级量子传感与连续变量量子信息处理提供可扩展路径。
2025-05-06 physics.optics quant-ph
Coupling single atoms to a nanophotonic whispering-gallery-mode resonator via optical guiding
提出了一种在平面纳米光子电路近场耦合冷原子的高效光波导技术，并在具有单原子合作性$C\gtrsim 8$的微腔中实现了大原子-光子耦合到回音壁模.引导势是由衍射光在纳米光子波导上产生的，该波导平滑地连接到远场中的偶极阱，用于亚波长精度的原子引导。我们观察到原子诱导的光耦合到一个microns的透明度，表征原子-光子耦合率，提取引导原子通量，并演示单原子的片上光子路由。我们的演示有望与冷原子的纳米光子电路的手征量子光学和量子技术的新应用。
2023-03-09 physics.atom-ph quant-ph
A hybrid-frequency on-chip programmable synthetic-dimension simulator with arbitrary couplings
本文提出并实验演示了一种基于薄膜铌酸锂光子芯片的混合频率合成维度模拟器，可在单芯片上实现对称、非对称及长程任意耦合，模拟多种复合晶格模型并观测拓扑现象，显著降低实验要求。
2025-08-21 physics.optics quant-ph
High Speed and High Efficiency Travelling Wave Single-Photon Detectors Embedded in Nanophotonic Circuits
超快、高量子效率的单光子探测器是现代量子光学和量子通信中最受欢迎的元件之一。高的光子探测效率对于可扩展的基于测量的量子计算、量子密钥分发和无环隙贝尔实验是必不可少的。然而，不完美的模式匹配和有限的光子吸收率通常限制了单光子探测器可达到的最大探测效率。在这里，我们展示了一个超导纳米线探测器顶部的纳米光子波导，使我们能够大大增加入射光子的吸收长度。当操作的检测器接近的临界电流，我们实现了高的芯片上的单光子检测效率高达91%，在电信波长，与波导光子通量的变化所决定的不确定性。我们还观察到非常低的暗计数率，而没有显着的妥协的检测效率。此外，我们的探测器完全嵌入在可扩展的硅光子电路中，并提供18ps的超短时间抖动。利用这种高的时间分辨率，我们证明了硅环形谐振器中的弹道光子输运。在芯片上直接实现这种具有高量子效率、高检测速度和低抖动时间的检测器克服了集成量子光子学中的主要障碍。
2012-04-04 physics.optics quant-ph
Nonlinear Nanophotonics for High-Dimensional Quantum States
研究提出利用非线性纳米光子过程选择性创建光子高维量子态，通过泵浦场偏振修饰近场模式，实现密钥率翻倍的多级量子密钥分发，推动片上量子器件发展。
2025-03-06 physics.optics quant-ph
Programmable cavity-enhanced telecom quantum memory in thin-film lithium niobate
Nanjing University（南京大学）
本文提出一种基于薄膜铌酸锂的可编程腔增强量子存储器，实现了高效的电信频段存储与快速光谱控制，展示了高对比度原子频梳的制备及量子纠缠验证。
2026-07-16 physics.optics quant-ph
Programmable entangled qubit states on a linear-optical platform
本文提出一种基于高质量单光子源、可编程低损耗光子芯片和高效率探测器的线性光学平台，实现了预告式任意双量子比特双轨编码态，并通过校准建模和片上量子态层析将贝尔态制备保真度提升至98.5%。
2024-10-21 physics.comp-ph physics.optics quant-ph
Ultrabroadband Passive Laser Noise Suppression to Quantum Noise Limit through on-chip Second Harmonic Generation
Department of Applied Physics and Ginzton laboratory, Stanford University（斯坦福大学应用物理系与金茨顿实验室）；Department of Electrical Engineering, Stanford University（斯坦福大学电气工程系）；Department of Physics, Stanford University（斯坦福大学物理系）
本文提出一种基于芯片的二次谐波生成技术，通过非共振纳米光子器件有效抑制激光强度噪声，实现超宽带噪声抑制，达到量子噪声极限，为高吞吐量量子技术和可部署光子传感系统提供新方案。
2026-03-26 physics.optics quant-ph
Trapping single atoms on a nanophotonic circuit with configurable tweezer lattices
纳米光子学附近的被困原子形成了一个令人兴奋的平台，用于自下而上合成强相互作用的量子物质。诱导可调谐的长程原子-原子与光子相互作用的能力为探索多体物理和量子光学提供了机会。在这里，我们实现了一个可配置的光镊阵列在一个平面光子电路定制冷原子集成和控制的捕获和高保真成像的一个或多个原子直接在光子结构上的阵列。使用光传送带由一个移动的光晶格内的镊子势，我们表明，单个原子可以从一个水库运输到附近的光子接口，潜在地允许无缺陷的原子纳米光子混合晶格的合成。我们的实验平台可以与普通的平面光子波导和谐振器集成，有望实现片上多体量子光学和量子技术的应用。
2019-04-11 cond-mat.quant-gas quant-ph
Erbium dopants in silicon nanophotonic waveguides
已建立的纳米纤维与有吸引力的材料特性相结合，使硅成为量子技术的一种有前途的材料，其中注入的掺杂剂即使在高温下也可作为具有高密度和优异相干性的量子比特。为了连接和控制这些量子比特，将它们与纳米光子波导中的光连接起来提供了独特的前景。在这里，我们提出了在这种波导中注入铒掺杂剂的共振光谱。我们克服了限制早期研究的高掺杂和带隙以上激发的要求。因此，我们观察到铒掺入在定义良好的晶格位点减少了千倍的不均匀加宽约1 GHz和光谱扩散线宽下降到45 MHz。因此，我们的研究介绍了一种新的材料平台，用于实现片上量子存储器，微波到光转换，和分布式量子信息处理，具有独特的功能，在光纤通信的主要波长波段的操作。
2020-05-04 physics.app-ph quant-ph
Nanophotonic quantum magnetometry in a spin-dense diamond cavity
University of Calgary（卡尔加里大学）；University of Alberta（阿尔伯塔大学）；National Research Council of Canada（加拿大国家研究委员会）
本研究提出了一种基于钻石腔体的纳米光子磁计量平台，实现了高灵敏度和亚微米空间分辨率，为高精度磁测量和生物传感提供了新方法。
2026-10-08 physics.optics quant-ph
Superconducting single photon detectors integrated with diamond nanophotonic circuits
光子量子技术有望在非经典应用中重复集成纳米光子电路的成功。使用线性光学元件，量子光学计算可以用集成光学电路来执行，从而允许克服在可扩展性方面的现有限制。除了实现光子量子门的无源光学器件外，单光子源和单光子探测器等有源器件是未来光量子线路的重要组成部分。允许所有组件单片集成的材料系统特别有吸引力，包括III-V族半导体、硅和金刚石。在这里，我们展示了纳米光子集成电路，由高品质的多晶金刚石薄膜与片上单光子探测器相结合。使用超导纳米线耦合渐逝行波，我们实现了高达66%的高检测效率与低暗计数率和190 ps的定时分辨率相结合。我们的设备是完全可扩展的，并有望成为功能性金刚石光子量子设备。
2015-05-16 physics.optics quant-ph
Single photon emission from individual nanophotonic-integrated colloidal quantum dots
溶液可处理的胶体量子点对于实现嵌入可扩展量子技术平台的单光子源具有很大的希望。然而，在光子电路中大量可单独寻址的胶体量子点的高产量集成仍然是一个突出的挑战。在这里，我们报告将单个胶体核壳量子点（CQD）集成到纳米光子网络中，该网络允许通过单独的波导通道激发和有效收集单光子。一种迭代电子束光刻工艺提供了一种可行的方法，以将单个发射器定位在光子集成电路中的预定义位置处，其产量接近统一。我们的工作超越了共焦显微镜的体光学范例，为从大量同时可控的量子发射器提供单光子的芯片级量子网络铺平了道路。
2022-01-13 physics.optics quant-ph
Hyperentanglement in Nanophotonic Systems with Discrete Rotational Symmetry
Technion（以色列理工学院）；Helen Diller Quantum Center, Technion – Israel Institute of Technology（海伦·迪勒量子中心，以色列理工学院）
本文提出在具有离散旋转对称性的纳米光子系统中生成光子角动量超纠缠的新方法，通过光子轨道角动量和自旋角动量编码，保持高维希尔伯特空间，避免信息丢失。
2025-11-02 physics.optics quant-ph
On-Chip Scalable Coupled Single Photon Emitter- All Dielectric Multifunctional Quantum Optical Circuits Working on a Single Collective Mie Resonance
我们提出了基于有限元方法的光网络中的片上受控光子干涉的仿真结果，该光网络基于基元的互连阵列，基元包括嵌入在基于光刻可制造矩形电介质构建块（DBB）的元结构中的单个光子源（SPS），其中整个电路的单个集体米氏谐振提供了纳米天线、状态保持引导分束和合束。实现了SPS到DBB的共同设计的集体Mie模式的有效耦合。这些发现为芯片上可扩展的纳米光子量子信息处理系统的光学电路的制造和检查提供了强有力的激励。
2018-11-16 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
Cryogenic packaging of nanophotonic devices with a low coupling loss < 1 dB
本文提出一种锥形光纤与纳米光子器件的永久封装技术，在近红外波段实现每端面低于1 dB的创纪录低耦合损耗，且从室温到30 mK保持稳定，并验证了与刻蚀铌酸锂波导的兼容性，为光子在室温和低温下的可扩展集成铺平道路。
2023-08-10 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
Toward nanophotonic platforms for solid-state $^{229}$Th nuclear clocks
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Institute for Nuclear and Radiation Physics（核与辐射物理研究所）；Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学技术研究所）；Max Planck Institute for the Science of Light（马克斯·普朗克光科学研究所）；Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔兰根-纽伦堡弗里德里希·亚历山大大学）；Keio University（庆应义塾大学）；Ghent University（根特大学）
本文提出一种纳米光子平台，利用$^{229}$Th低能异构跃迁实现固态核钟，通过耦合钍核与受限光学模式增强核激发率，展示了一种实现芯片级固态频率标准的可行路径。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall nucl-ex physics.atom-ph
Spectrally resolved single-photon imaging with hybrid superconducting - nanophotonic circuits
单个光子的检测是一种固有的二元机制，揭示它们的存在或不存在，同时隐藏它们的光谱信息。对于多色成像技术，例如单光子光谱学、荧光共振能量转移显微术和荧光相关光谱学，波长鉴别是必不可少的，并且要求在检测之前进行光谱分离。在这里，我们采用了一种借鉴量子光子集成的方法，实现了一个紧凑的和可扩展的波导集成单光子光谱仪，能够在多个波长通道上并行检测，时间分辨率低于50 ps，暗计数率低于10 Hz。我们展示了多检测器设备的电信和可见光波长，并展示其性能的成像硅空位色心金刚石纳米团簇。完全集成的混合超导-纳米光子电路能够同时进行光谱和寿命映射，用于相关成像，并为芯片上的量子波分复用提供成分。
2016-09-26 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Deep Learning-Optimized, Fabrication Error-Tolerant Photonic Crystal Nanobeam Cavities for Scalable On-Chip Diamond Quantum Systems
本文提出基于卷积神经网络的深度学习优化方法，用于设计容制造误差的金刚石光子晶体纳米束腔，在保持高品质因子的同时提升色心耦合效率，推动可扩展片上金刚石量子系统的高良率制造。
2025-02-06 physics.app-ph physics.optics quant-ph
