Biphoton state generation and engineering with bright hybrid III-V/Silicon photonic devices
本文提出一种异质集成III-V/SOI光子器件,将AlGaAs光子对源与SOI回路结合,通过多模倏逝耦合实现片上双光子态生成与工程化,生成速率超过10$^{6}$ s$^{-1}$mW$^{-1}$,符合-偶然符合比达600。
2025-11-10 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Time-resolved Hanbury Brown-Twiss interferometry of on-chip biphoton frequency combs using Vernier phase modulation
针对探测器抖动限制BFC时间相关函数测量精度的问题,提出基于游标电光相位调制的时间分辨HBT干涉方法,在集成微环上实现最高3×3维双qutrit的精细时间特征表征,与理论高度一致。
2022-10-11 quant-ph
From broadband biphotons to frequency combs via spectral compression with time-varying cavities
提出利用时变线性腔周期压缩宽带频率纠缠光子为双光子频率梳,实现高光谱纯度与高通量,纯度超0.999,增强因子达100以上。
2024-11-01 physics.optics quant-ph
Efficient Generation of Subnatural-Linewidth Biphotons by Controlled Quantum Interference
窄带宽、长时间的双光子在长距离量子通信和线性光学量子计算中起着重要作用。然而,这些光子的产生通常需要具有高光学深度的原子系综或具有复杂光学腔的自发参量下转换。通过操纵从低光学深度(低OD)原子系综产生的双组分双光子波函数,我们证明了在亚MHz制度的亚自然线宽的双光子。还展示和讨论了这些时间长的光子的量子波包的成形和操纵的潜力。我们的工作在实现LDQC和LOQC的量子中继器和大团簇态方面具有潜在的应用价值。产生和操纵具有低OD的亚自然线宽双光子的可能性也为在芯片级量子器件上实现量子技术的双光子源的小型化开辟了新的机会。
2020-09-09 physics.atom-ph quant-ph
Harnessing high-dimensional hyperentanglement through a biphoton frequency comb
量子纠缠是安全信息处理和通信的基本资源,其中超纠缠或高维纠缠已被分别提出用于高数据容量和错误恢复。能量-时间纠缠的连续变量性质使其成为具有最小限制的高效高维编码的理想候选者。在这里,我们展示了第一个同时高维超纠缠使用双光子频率梳,利用在能量和时间域的全部潜力。Hong-Ou-Mandel的量子复兴被证明是一个长期假设,有19个时间仓,96.5%的活力。我们进一步见证了高维能量-时间纠缠通过弗兰森复苏,这是定期观察到的整数时间仓,97.8%的可见性。这个量子态被观察到同时违反广义贝尔不等式的高达10.95偏差,而观察到经常性的Clauser-Horne-Shimony-Holt S-参数高达2.76。我们的双光子频率梳提供了一个平台,在光子有效的量子通信走向最终的信道容量,通过能量-时间-偏振高维编码。
2015-06-13 physics.optics quant-ph
Robust Generation of Topological Biphoton Mode via Adiabatic Passage
Agency for Defense Development(国防发展局)
提出绝热通道方案,将孤立位点连接至拓扑缺陷阵列,抑制非线性耦合,实现拓扑双光子模式的高保真度生成,并保持施密特数为1,对波导间隙无序具有鲁棒性。
2026-08-12 quant-ph
Polarization diversity phase modulator for measuring frequency-bin entanglement of a biphoton frequency comb in a depolarized channel
相位调制已经成为一种产生和操纵高维频仓纠缠的技术。将这种技术扩展到去极化信道(例如量子网络环境中的信道)的必要步骤是能够独立于光子偏振执行相位调制。这对于利用极化和频率自由度中的超纠缠进行贝尔状态鉴别等操作也是必要的。然而,实际的相位调制器通常对光的偏振敏感,这使得它们不适合于这样的应用。我们克服了这个限制,实现偏振分集计划来测量任意偏振光子对的频箱纠缠。
2018-12-07 physics.optics quant-ph
Observation of Subnatural-Linewidth Biphotons In a Two-Level Atomic Ensemble
本研究通过单激光泵浦两能级原子系综中的自发四波混频,产生亚兆赫兹带宽(0.36 MHz)且光谱亮度创纪录的双光子对,并观测到强非经典关联的预示单光子,为量子通信和量子计算提供了高性能光源。
2025-01-21 physics.atom-ph 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
Self-induced manipulation of biphoton entanglement in topologically distinct modes
本文提出通过波导非线性与晶格结构结合,利用泵浦功率自诱导调控缺陷态拓扑性质,在拓扑平凡模式上生成双光子纠缠态,并给出实验方案及其在SSH模型和容错量子信息处理中的应用。
2025-11-08 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
Massive-mode polarization entangled biphoton frequency comb
频率复用纠缠光子对和高维超纠缠光子对是实现大容量量子通信的有效手段。利用纠缠态的双光子频率梳(BFC)可以制备这两种态。我们展示了极化纠缠BFC超过1400频率模式,这是大约两个数量级大于早期纠缠BFC,通过放置一个单一的谐振周期极化铌酸锂波导谐振器内的Sagnac循环。通过测量联合光谱强度、互相关和自相关来证明BFC。此外,利用量子态层析技术验证了在代表性频率模式组处的偏振纠缠,其中每个保真度都超过0.7。高效产生双模纠缠BFC有望加速量子通信容量的增长。
2022-06-06 quant-ph
Two-dimensional Control of a Biphoton Joint Spectrum
本文提出一种组合方法,同时控制相位匹配函数和泵浦光谱两个自由度,实现对双光子联合光谱振幅的二维控制,生成多种光谱编码量子态,并利用光子聚束与反聚束反映相位匹配对称性。
2023-11-16 physics.optics quant-ph
Engineering biphoton spectral wavefunction in a silicon micro-ring resonator with split resonances
本研究在绝缘体上硅平台利用分裂谐振微环谐振腔,通过谐振组合选择和片上光场微分,实现了对双光子光谱波函数的独立控制,无需后处理即可生成可分离态和可控纠缠态,为量子信息处理和长距离量子密钥分发提供新途径。
2024-08-24 physics.app-ph physics.optics quant-ph
648 Hilbert space dimensionality in a biphoton frequency comb
本文针对量子信息处理中提高纠缠维度的需求,展示了超纠缠、锁模的双光子频率梳,实现至少648维时频希尔伯特空间,为密集量子信息处理和高维量子密钥分发提供平台。
2020-05-15 quant-ph
Generation of time-frequency grid state with integrated biphoton frequency combs
用连续变量编码量子信息本质上是错误的。然而,冗余量子位可用于纠错,如Gottesman、Kitaev和Preskill在Phys.Rev.A \textbf{64} 012310(2001)中提出的。我们展示了如何实验实现这种编码使用自发参量下转换产生的光子对的时间-频率连续自由度。我们实验说明我们的结果使用集成AlGaAs光子对源。我们将展示如何实现单量子比特门,并最终提出了一个理论方案,用于纠正电路和基于测量的架构中的错误。
2020-02-28 quant-ph
Full characterization of biphotons with a generalized quantum interferometer
针对时间频率自由度双光子完整表征的挑战,提出广义组合干涉仪方法,通过单臂频移在单个干涉仪中重建完整复数联合光谱振幅,为高维量子信息处理提供新途径。
2024-03-21 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
Near-infrared Hong-Ou-Mandel interference on a silicon quantum photonic circuit
在硅纳米光子定向耦合器中观察到了近红外Hong-Ou-Mandel量子干涉,其片上原始载流子浓度为90.5%。利用自注入锁定激光器泵浦,在双极化KTiOPO 4波导芯片中产生了1557 nm的双光子纠缠态,并进行了光子统计测量。有效的四端口耦合在通信C波段和高折射率对比度硅光子学平台的证明,与量子干涉可见性的理论预测相匹配。剩余的量子可见性缺陷的成分进行检查,支持的顺序触发的多对双光子贡献和可见性补偿技术的理论分析,对可扩展的高比特率量子信息处理和通信。
2012-12-03 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
High-dimensional time-frequency entanglement in a singly-filtered biphoton frequency comb
提出并生成单滤波高维双光子频率梳,验证其时频纠缠,并在10公里光纤中分发,时间箱维度至少达168,助力高效量子信息处理与高容量网络。
2023-09-12 quant-ph
Complete spectral characterization of biphotons by simultaneously determining its frequency sum and difference in a single quantum interferometer
提出一种结合NOON态与Hong-Ou-Mandel干涉仪的单一量子干涉仪,通过傅里叶变换同时获取双光子频率和与差信息,实现完全光谱表征,并应用于量子光谱学与计量学。
2023-05-23 quant-ph
Quantum metrology timing limits of biphoton frequency comb
本研究以双光子频率梳为探测态探究量子计量计时极限,推导得与频率模式数二次相关的量子克拉美-罗界,验证理想条件下两类HOM干涉法可达该界,并指出实际中增模式数、用光谱分辨测量可提升计时精度。
2024-10-22 quant-ph
Scattering theory of frequency-entangled biphoton states facilitated by cavity polaritons
Los Alamos National Laboratory(洛斯阿拉莫斯国家实验室);University of Toronto(多伦多大学);University of Houston(休斯顿大学);Wake Forest University(维克森林大学)
本文提出一种散射理论,研究频率纠缠光子对与腔极子和双极子态的相互作用,分析其对联合光谱幅度的影响,并强调腔体过滤效应。
2026-01-29 physics.optics quant-ph
Optimal propagation distance for maximal biphoton entanglement through the weakly turbulent atmosphere
针对自由空间量子通信受大气湍流影响的问题,本文基于扩展惠更斯-菲涅耳原理和Kolmogorov模型推导SPDC双光子经湍流传输的密度算符,明确了角OAM纠缠最大化的最优传输距离区间。
2025-11-13 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
Entanglement distribution over metropolitan fiber using an on-chip broadband polarization entangled photon source
Nanjing University(南京大学)
本文利用基于SOI平台的片上宽带硅纳米线双光子偏振纠缠源,在30公里城域光纤上实现了纠缠分发,并观测到CHSH不等式违反27.8个标准差,展示了硅光子技术在量子网络中的可扩展性。
2026-06-23 quant-ph
Superradiance of entangled photon pairs from a high-density chip-scale Cs vapor cell
Pusan National University(釜山国立大学)
本文在芯片级铯蒸气池中实验演示了光子对超辐射过程,通过高原子密度实现亚波长间距,观察到双光子波函数时间压缩,产生高亮度纠缠光子对。
2026-07-02 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Entanglement Swapping for Generation of Heralded Time-Frequency-Entangled Photon Pairs
光子的时频纠缠是量子信息处理技术的一个重要资源。我们研究了在低增益区利用三波混频实现时频自由度连续变量纠缠交换,目的是产生高纯度和低多对几率的双光子态.通过和频产生将来自两个双光子源中的每一个的一个光子组合以创建先驱光子来实现先驱。我们提出了一个现实的模型与脉冲泵,研究解决的先驱光子的频率的影响,并发现,频率分辨测量先驱光子是必要的,以产生高纯度的双光子。我们还发现了成功的纠缠交换率和纯度和量化的纠缠资源(负性)的预示双光子状态之间的权衡。
2018-08-21 quant-ph
A versatile quantum microwave photonic signal processing platform based on coincidence window selection technique
本文提出基于符合窗口选择的QMWP信号处理平台,利用纠缠双光子的非局域射频映射,实现可调移相、最多15抽头滤波和光子射频混频。
2024-07-03 physics.optics quant-ph
Characterization of coherent quantum frequency combs using electro-optic phase modulation
我们展示了一个相位相干双光子频率梳(BFC)的双光子干涉实验,通过连续的宽带光谱的双光子的光谱振幅滤波创建。通过使用电光相位调制器,我们将BFC线投影到频率重叠的边带中。由此产生的高可见度的干涉图案提供了一种方法来验证频率仓纠缠,即使与缓慢的单光子探测器,我们显示的干涉图案与vibrium超过量子比特和quutrit状态的经典阈值。此外,我们表明,与纠缠量子,双光子干涉发生,即使投影到不同的最终频率状态。最后,我们通过在不同的信号-空闲频偏下进行一系列二维实验来测量单模光纤的色散,展示了该方案用于弱光测量的多功能性。
2018-01-16 quant-ph
Tomographic entanglement indicators in frequency combs and Talbot carpets
最近的理论研究层析纠缠指标的连续变量(CV),自旋和混合量子系统的上下文中展示了层析方法的优势。利用IBM量子计算平台的实验数据和NMR实验直接估计纠缠也在早期的工作中进行。在CV系统的背景下进行类似的调查是必要的,以充分评估我们的层析成像方法的效用。在本文中,我们强调了我们的方法的优势,在文献中报道的两个CV系统,即纠缠塔尔博特地毯和双光子频率梳的实验。我们使用断层纠缠指示器来评估一对塔尔博特地毯之间的纠缠程度,并证明这提供了一个更简单,更直接的程序相比,在实验中建议的。我们还建立了对应于两个双光子频率梳的断层图像携带明确的纠缠签名,区分两个状态。
2021-11-27 quant-ph
Scheme for single-shot frequency comb absorption sensing on chip
频率梳吸收光谱与低噪声、快速零差测量相结合,为超灵敏吸收测量提供了一个工具箱。将这些方案集成到光子平台上,使其更接近实际应用是具有挑战性的。在这里,我们提出了一个方案,可以很容易地适应光子平台。我们表明,每个频率梳齿可以独立采样,梳的跨度可以定制,并且我们的方法不需要仔细对准梳中心与任何吸收曲线。这允许不对称的吸收轮廓被完全重建,而不需要额外的组件。
2023-03-17 physics.optics quant-ph
A silicon-chip source of bright photon-pair comb
集成量子光子学关键依赖于光子源的纯度、可扩展性、可集成性和灵活性,以在单个芯片上支持多种量子功能。迄今为止,实现一种高效的单片光子对源仍然是一个开放的挑战。在这里,我们报告的设备上的硅绝缘体平台,利用戏剧性的腔增强四波混频在高Q硅微盘谐振器。该装置能够以梳状方式产生高纯度的光子对,具有前所未有的光谱亮度$6.24 \times 10^7 {\rm pair/s/mW^2/GHz}$和光子对相关性,在用连续波激光泵浦时具有$1386 \pm 278$的符合与偶然比。这种优异的性能,加上结构紧凑和CMOS兼容性,为量子硅光子学开辟了一条伟大的道路,它具有前所未有的多通道并行信息处理能力,可用于集成量子计算和长距离量子通信。
2012-10-16 physics.optics quant-ph
On-chip parallel processing of quantum frequency combs for high-dimensional hyper-entanglement generation
高维编码和超纠缠是光子区别于其他量子信息载体的独特特征,导致系统效率的提高和新颖的量子功能。然而,控制不同光学自由度的不同要求阻碍了能够同时利用高维编码和超纠缠的互补优势的完整集成平台的开发。在这里,我们展示了芯片级的解决方案的产生和操作的高维超纠缠。这是通过在路径域中并行处理多个量子频率梳来实现的。采用Sagnac结构实现了腔增强参量下转换,保证了光谱的不变性。在高维数下实现了路径和频率上的同时纠缠。还演示了纠缠结构的片上重构。我们进一步提出了量子干涉在两个纠缠自由度的高可见性。我们的工作为集成光子学实现量子信息的高效并行处理提供了关键的一步。
2021-11-24 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
High-dimensional frequency-bin entangled photons in an optical microresonator on a chip
基于芯片级集成光源的量子频率梳是可扩展的、鲁棒的量子信息处理(QIP)的一个很有前途的候选方案。然而,为了将这些量子梳用于频域QIP,需要在频率基础上证明纠缠,表明纠缠光子处于多个频率仓的相干叠加中。我们提出了一个验证的qubit和qutrit频率仓纠缠使用一个片上的量子频率梳与40模式对,通过双光子干涉测量,是基于电光相位调制。我们的演示提供了一个重要的贡献,在建立集成的光学微谐振器作为一个源的高维频率仓编码的量子计算,以及密集的量子密钥分发。
2018-01-18 physics.optics quant-ph
Group index matched frequency conversion in lithium niobate on insulator waveguides
光谱工程光子态的来源是几种量子技术中的关键资源。特别重要的是所谓的可因子化的双光子态,它不具有光谱纠缠,因此是理想的预示着高纯度单光子的产生。通过非线性频率转换产生这些状态的一个基本先决条件是对源的光子模式的群指数的控制。在这里,我们表明,绝缘体上的薄膜锂氧化物(LNOI)是一个很好的平台。我们在LNOI中设计和制造周期性极化脊波导,以展示其引导光子模式的群折射率工程,并利用这种控制通过自发参量下转换(SPDC)实验实现片上群折射率匹配的II型和频产生(SFG)和光子对创建。此外,我们数值研究的顶部包层的作用,在调整的脊波导结构的色散特性,并揭示了空气和二氧化硅包层的设计,这是目前在LNOI中的两个最常见的设备包层配置之间的显着差异。我们预计,这些结果将是相关的各种经典和量子的应用中,色散控制是至关重要的定制的LNOI为基础的设备的非线性响应。
2022-03-09 physics.optics quant-ph
Simultaneous Generation of Quantum Frequency Combs across Distinct Modal Families in a Single $Si_3 N_4$ Whispering Gallery Mode Resonator
本文提出在单个氮化硅回音壁模式谐振器中,通过空间光调制或逆向设计模式转换器调制泵浦模式,实现跨不同模式族同时生成量子频率梳,为片上高密度纠缠集成提供简单低成本方案。
2024-11-20 physics.optics 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
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
Generation of photons with all-optically reconfigurable entanglement in integrated nonlinear waveguides
我们预测在集成非线性耦合波导中,通过自发参量下转换可以实现具有定制空间纠缠的光子对的全光重构产生。输出量子波函数的所需元素直接从每个波导中的经典激光泵浦输入的振幅和相位映射。这是通过特殊的非均匀域极化,局部反转的二次非线性极化率的符号,并相应地形成沿波导产生的双光子量子态的干涉。我们展示了一个设备配置的双光子贝尔态的任何线性组合的产生。
2014-11-03 physics.optics quant-ph
Opportunistic full reconstruction of 100-dimensional frequency-bin quantum states
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Purdue University(普渡大学);Università di Pavia(帕维亚大学)
本研究提出一种结合自适应测量与贝叶斯推断的阈值量子态层析方法,利用双光子频率梳的稀疏性,以仅1.9%的测量资源实现了100维频率仓纠缠态的全重构,比此前记录提升56%,为高维光子量子系统表征提供了高效且无需先验假设的新工具。
2026-10-05 quant-ph
Hectometer Revivals of Quantum Interference
腔增强单光子源具有梳状关联函数的锁模双光子态。我们的超亮光源还发射单光子对或双光子NOON状态,分别将输出分为偶数和奇数梳。与均匀梳状光子,我们证明了典型的非经典的洪-欧-曼德尔干涉的复苏,到第84个倾角,对应的路径长度差超过100米。用奇梳光子,我们观察到单光子干涉条纹调制的位移范围的两倍的Hong-Ou-Mandel干涉。
2018-05-31 quant-ph
Chip-scale Simulations in a Quantum-correlated Synthetic Space
量子系统的有效模拟器是开发量子计算机的最初目标之一[1]。近年来,光子学中的合成维数[2]已经成为一种潜在的强大的模拟方法,不受几何维数的约束。在这里,我们展示了一个量子相关的合成晶体,基于相干控制的宽带量子频率梳产生在芯片级动态调制的锂离子微谐振器。梳状模式固有的时间-频率纠缠显着扩展了合成空间的维度,创建了一个巨大的近400 x 400的合成晶格,具有电控可调谐性。有了这样一个系统,我们能够利用纠缠光子之间的量子关联的演化来执行一系列的模拟,演示量子随机行走,布洛赫振荡,多层次拉比振荡的时间和频率相关空间。该器件结合了单片纳米光子架构的简单性、量子相关合成空间的高维性和片上相干控制,这开辟了在时频域中实现大规模模拟量子模拟和计算的芯片级实现的途径[1,3,4]。
2022-11-05 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Tunable Generation of Spatial Entanglement in Nonlinear Waveguide Arrays
本文提出在半导体非线性波导阵列中利用参量下转换和双泵浦构型,通过双光子量子干涉实现室温、电信波长下紧凑可重构的空间路径纠缠光子对源。
2024-12-09 cond-mat.mes-hall 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
Chip-scale superconducting quantum gravimeter combining a SQUID, a transmon, and a nanomechanical resonator
Qatar Center for Quantum Computing, College of Science and Engineering, Hamad Bin Khalifa University(卡塔尔量子计算中心,科学与工程学院,哈马德·本·哈利法大学);Department of Physics, National Institute of Technology Srinagar(物理系,斯利那加国家技术学院)
本文提出一种芯片级超导重力仪,利用可调磁通transmon量子比特与高Q值纳米机械梁耦合,通过SQUID磁通调制量子比特频率,实现高带宽重力测量。
2026-05-01 quant-ph
Two-photon interference from independent cavity-coupled emitters on-a-chip
固态量子发射体和腔体之间的相互作用对于量子通信、线性光学量子计算、非线性光子学和光子量子模拟中的广泛应用是重要的。这些应用通常需要在单个芯片上组合具有相同发射波长的许多器件,以产生双光子干涉,这是实现有效光子-光子相互作用的主要机制。由于不均匀加宽和制造误差使发射器和腔体的谐振频率随机化,这种集成仍然极具挑战性。在这封信中,我们展示了来自同一芯片上的独立腔耦合发射器的双光子干涉,为这个长期存在的问题提供了一个潜在的解决方案。我们克服了由于制造误差不同的腔之间的光谱失配沉积和局部蒸发一薄层的冷凝氮。我们集成了光学加热器,将每个腔体内的各个点调谐到相同的谐振,精度优于3 μeV。结合这些调谐方法,我们证明了在同一芯片上间隔小于15 μm的两个器件之间的双光子干涉,选择后的可见度为33%。这些结果为在同一芯片上集成多个量子光源以开发量子光子器件铺平了道路。
2016-08-08 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Integrating cavity quantum electrodynamics and ultracold-atom chips with on-chip dielectric mirrors and temperature stabilization
我们制作了一个原子芯片器件,它结合了冷原子磁捕获电路和适用于单原子强耦合腔QED的高精细度光学谐振腔。在横向尺寸< 100 μ m的微图案化片上平面镜和悬置在芯片上方的曲面镜之间形成精细度F > 2 × 10^5的法布里-珀罗光学谐振器。在原子芯片的模拟操作期间,利用片上电元件和光学元件之间的强且快速的热耦合来稳定伺服带宽超过100 kHz的腔镜分离。
2007-07-02 quant-ph
Accurate gap control of 3D-integrated superconducting quantum circuits using asymmetric indium architecture and multi-angle flip-chip bonding
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Walther-Meißner-Institut, Bayerische Akademie der Wissenschaften(瓦尔特·迈斯纳研究所,巴伐利亚科学院);Peak Quantum GmbH(Peak量子有限公司)
该研究针对倒装芯片三维集成超导量子电路的间隙控制问题,提出不对称铟结构结合多角度压缩的工艺,实现低损耗互连与高相干量子比特,将键合后平均倾斜降至(20±12)μrad,为三维集成超导量子处理器提供可行方案。
2026-10-19 quant-ph
Quantum entropy model of an integrated QRNG chip
基于发光二极管发射光子数的量子涨落,提出了量子随机数发生器芯片熵源的物理模型。该模型结合芯片的表征,估计量子最小熵超过0.98每比特,无需后处理。最后,我们用我们的模型表明,在安全性方面的性能对随着时间的推移而发生的波动是鲁棒的。
2020-11-28 quant-ph
GKP-inspired high-dimensional superdense coding with energy-time entanglement
University of California, Los Angeles(加州大学洛杉矶分校);Stanford University(斯坦福大学)
本文提出了一种基于能量-时间纠缠态的高维超密集编码协议,利用双光子频率梳实现每光子约8.91比特的传输率,超过现有方案并具有更优光学损耗。
2026-02-19 quant-ph
Full control of superconducting qubits with combined on-chip microwave and flux lines
随着量子计算领域向更大规模的设备发展,多路复用将对规模化量子处理器至关重要。虽然多路复用读出是超导设备的常见做法,相对较少的工作已经报告的磁通量和微波控制线的组合。在这里,我们提出了一种方法,将微波线和磁通线到一个单一的“XYZ线”。这种组合控制线使我们能够执行快速单量子位门,并将通量信号传递到量子位。测量的量子位的弛豫时间与采用单独控制线的最新设备相当。我们用随机基准测试单量子比特门的保真度,达到99.5%以上的保真度,我们证明XYZ线原则上可以用来运行参数纠缠门。
2021-07-13 quant-ph