Photon blockade with a four-level quantum emitter coupled to a photonic-crystal nanocavity
研究了含有单个四能级量子发射体的纳米腔中的光子阻塞现象。通过数值模拟腔内场的二阶自相关函数与现实的参数实现在一个国家的最先进的光子晶体nanocavity，我们表明，在强耦合制度所产生的光子封锁是显着优于实现与两个级别的发射器。我们介绍了一个直观的图片的光子封锁与四个级别的发射器，解释了两个级别和四个级别的发射器计划之间的性能差异，以及为什么-相比，包含一个两个级别的原子的腔-签名的光子封锁出现，应该是实验观察到的，即使在强耦合制度时，使用四个级别的发射器。最后，我们表明，在纳米腔中实现的发射器-腔耦合可以克服在现实的四能级发射器中光学跃迁的非理想间距，到目前为止，这种光子封锁方案的实验实现受到阻碍。
2012-12-10 quant-ph
Deterministic generation of qudit photonic graph states from quantum emitters
本文提出从量子发射体确定性生成qudit光子图态的协议，可生成任意qudit图态（如簇态、绝对最大纠缠态和量子纠错码逻辑态），仅需额外控制多能级发射体，显著拓宽了可确定性生成的多光子纠缠态范围。
2024-02-29 quant-ph
Decoherence-free Behaviors of Quantum Emitters in Dissipative Photonic Graphene
School of Physics and Institute for Quantum Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学物理科学与技术学院量子科学与工程研究院）；Wuhan institute of quantum technology（武汉量子技术研究院）；Quantum Computing Center, RIKEN（理研量子计算中心）；Department of Physics, The University of Michigan（密歇根大学物理系）
研究在耗散光子石墨烯中实现量子发射体的去相干自由行为，通过分析量子动力学揭示了耗散依赖的弛豫和量子泽诺效应，以及保护的量子态相互作用。
2026-03-10 quant-ph
Passive photonic CZ gate with two-level emitters in chiral multi-mode waveguide QED
本文提出利用二能级发射体阵列与手性多模波导的耦合，在极化激元本征态间诱导非线性π相移，从而实现高保真度的确定性无源光子条件门，并指出其可在拓扑光子平台等系统中实现。
2024-07-08 quant-ph
Near-deterministic hybrid generation of arbitrary photonic graph states using a single quantum emitter and linear optics
针对光子图态制备难题，提出将基于量子发射器的图态生成与全光子融合门结合的近确定性方案，可制备复杂拓扑图态，推动资源高效量子信息处理的实际落地。
2023-04-26 quant-ph
Cooling a two-level emitter in photonic crystal environments
研究了嵌入光子晶体结构中的受驱动二能级辐射器的共振冷却现象。我们发现，冷却发生，即使在激光原子频率共振。这是由于不同强度的原子缀饰态耦合导致布居重新分布和冷却。此外，对于非共振驱动，二能级粒子可以分别处于基态或激发裸态。这可能有助于设计新颖的放大光学器件以及高度相干的光源。
2013-12-27 quant-ph
Spontaneously induced emitter-radiation entanglement due to confinement to photonic band gap
本文研究嵌入光子带隙晶体中的二能级发射体自发产生的非经典性，发现耦合系统在带边附近呈现增强的纠缠与非经典强度关联，为量子信息处理提供了可靠试验平台。
2024-10-22 quant-ph
Deterministic Generation of Multidimensional Photonic Cluster States with a Single Quantum Emitter
多维光子图态，如团簇态，在量子精密测量、保密量子通信和基于测量的量子计算等方面有着广阔的应用前景。然而，迄今为止，光子量子比特的多维簇态的生成依赖于概率方法，这限制了光学系统中典型生成方案的可扩展性。在这里，我们提出了一个实验性的实现在微波域的一个资源有效的计划，确定性产生的二维光子团簇状态。通过利用耦合谐振器阵列作为慢光波导，单个通量可调的transmon量子比特作为量子发射器，以及第二辅助transmon作为可切换的反射镜，我们实现了纠缠光子波包的快速，成形发射，以及光子波包到发射器量子比特的选择性延时反馈。我们利用这些能力，以产生一个2D集群状态的四个光子与70\%的保真度，验证了断层重建的量子态。我们讨论了我们的方案如何可以直接扩展到生成更大的集群状态，甚至更高的维度，从而扩大了范围和实际效用的量子信息处理任务的状态。
2022-06-21 quant-ph
Photonic Kondo model
在这里，我们介绍和研究的近藤模型的光子模拟。该模型被定义为一个远失谐制度的光子散射的$Λ$型配置耦合到一维传输线的线性色散的三能级发射器。我们通过研究由相干场脉冲驱动的局部系统（发射器）的动力学以及散射光的一阶和二阶关联函数来表征该系统。各种偏振相关效应，包括发射器和传输的光子之间的纠缠量化的发射器的状态的纯度。我们还表明，散射光的统计特性是非常敏感的入射相干脉冲的偏振。
2016-11-29 quant-ph
Electronic and Photonic Integration of Single Quantum Emitters in 2D Materials
University of California, Santa Barbara（加州大学圣塔芭芭拉分校）
本文综述了二维材料中单量子发射体的电子与光子集成进展，探讨了通过电子和光子集成优化单光子源性能的方法，包括抑制闪烁、光谱漂移和电荷噪声。
2026-05-07 quant-ph
Photonic fusion of entangled resource states from a quantum emitter
本研究利用固态自旋-光子界面确定性生成的资源态实现光子融合，验证了基于融合的光子量子计算的两大核心要素，还发现光源重复运行可产生同一自旋不同时刻的时序纠缠，为光子多体纠缠系统的资源高效扩展提供了新路径。
2023-12-14 quant-ph
Heralded photonic graph states with inefficient quantum emitters
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
本研究提出一种适配低效量子发射器的光子图态预示生成方案，将大图态构建时间的指数级缩放降至多项式级，额外开销为新增自旋量子比特与纠缠门，无需非破坏性测量和高效光子存储即可实现基于测量的量子计算等任务，并构建了可在当前硬件高效运行的安全两方计算协议。
2025-01-28 quant-ph
High-fidelity multi-photon-entangled cluster state with solid-state quantum emitters in photonic nanostructures
本文提出利用量子点发射器周期性驱动与光子晶体波导接口，在固态纳米结构中确定性生成高保真多光子 GHZ 态和一维簇态，其保真度与生成速率超越现有融合方法，为基于测量的量子通信与计算提供可扩展方案。
2021-03-02 quant-ph
Chiral quantum optics in photonic sawtooth lattices
手征量子光学由于其在量子网络和多体物理的量子模拟中的潜在应用而成为一个新兴的研究领域。目前的实现是基于纳米光子结构中光的局部偏振和传播方向之间的相互作用。在这篇手稿中，我们提出了一个替代平台的基础上耦合量子发射器的光子\emph{sawtooth}晶格，一个一维模型与有效通量每元格介绍了复杂的隧道。我们研究了这种结构光子浴的动力学，并找到了当发射器与带共振时获得准完美定向发射的条件。此外，我们发现，在这个浴中的光子也可以介导复杂的发射极-发射极相互作用的范围和相位可调时，发射器的跃迁频率位于带隙内。由于这些效应不依赖于偏振，它们可以在纳米光子学之外的平台上观察到，例如物质波或电路QED，我们讨论了可能的实现。
2019-07-01 quant-ph
Photonic CZ gates based on few-photon scattering from emitter-cavity systems
School of Mathematical and Physical Sciences, University of Sheffield（谢菲尔德大学数学与物理科学学院）
本文分析基于发射器-腔系统的光子CZ门性能，发现单双光子波包形状优化存在权衡，导致平均保真度限制在约60%。
2026-09-23 quant-ph
Hybrid integration of solid-state quantum emitters on a silicon photonic chip
可扩展的量子光子系统需要耦合到集成光子器件的有效单光子源。固态量子发射器可以高效率地产生单光子，而硅光子电路可以在集成器件结构中操纵它们。因此，结合这两种材料平台可以显着增加集成量子光子器件的复杂性。在这里，我们展示了固态量子发射器到硅光子器件的混合集成。我们开发了一种拾放技术，可以定位外延生长的InAs/InP量子点发射在电信波长的硅光子芯片上确定性与纳米级精度。我们采用绝热锥形的方法将量子点的辐射高效率地传输到波导中。我们还采用了一个芯片上的硅光子分束器进行Hanbury-Brown和Twiss测量。我们的方法可以将预先表征的III-V量子光子器件集成到大规模光子结构中，以实现由许多发射器和光子组成的复杂器件。
2017-08-12 physics.app-ph quant-ph
Undamped Rabi oscillations due to polaron-emitter hybrid states in non-linear photonic wave guide coupled to emitters
研究了耦合到支持双光子束缚态的结构波导中的两个无相互作用的二能级辐射体的集体动力学。调谐的两个发射器的能量，使它们与双光子束缚态能带共振，我们确定参数制度，系统显示分数人口和基本上无阻尼拉比振荡。拉比振荡是单发射体动力学中所没有的，它归因于由发射体-光子耦合引起的类集体极化子光子态的存在。完整的动力学是由一个两态模型，其中光子极化子相互作用的状态$|e,e,\text{vac} \rangle$（两个发射器在其激发态和空波导）通过拉比耦合频率取决于发射器的分离。我们的工作表明，发射极-光子耦合可以导致双光子束缚态和可调非马尔可夫动力学之间的全对全动量空间相互作用，为耦合到波导的发射极阵列开辟了一个新的方向。
2022-07-20 cond-mat.quant-gas quant-ph
Photon-mediated interactions by Floquet photonic lattices
本研究聚焦Floquet拓扑晶格，探究含时一维结构化光子浴介导的两能级发射体相互作用，发现静态晶格中不存在的束缚态可介导可调范围的相互作用，且含时特性可带来不同的空间依赖与作用机制，为高维相关研究奠定基础。
2025-06-12 quant-ph
Vapor Phase Assembly of Molecular Emitter Crystals for Photonic Integrated Circuits
Purdue University（普渡大学）；Ohio Northern University（俄亥俄北方大学）
本文提出了一种气相生长方法，用于制备适用于集成纳米光子学的光学薄DBT掺杂蒽晶体，实现分子偶极子与光学模式的对齐，为芯片上单光子源和集体多发射体效应提供新路径。
2026-02-19 quant-ph
Enhancing the robustness of coupling between a single emitter and a photonic crystal waveguide
我们提出了一个启发式的数学模型之间的关系的几何形状的光子晶体波导和Purcell增强因子在特定的波长的兴趣。我们使用这个模型提出的方法来设计的光子晶体波导最大限度地提高在目标波长的Purcell增强。数值模拟表明，所提出的结构具有鲁棒性的制造缺陷引入到光子晶体的几何形状。
2022-10-13 physics.optics quant-ph
Numerical modelling of the coupling efficiency of single quantum emitters in photonic-crystal waveguides
平面光子纳米结构在量子光学中的应用近年来引起了人们的极大关注。在这篇文章中，我们进行全三维数值模拟，充分考虑所有的辐射通道，从而量化的耦合效率的量子发射器嵌入在光子晶体波导。我们利用混合边界条件相结合的主动Dirichlet边界条件的引导模式和完美匹配层的辐射模式。以这种方式，可以确定从量子发射器到周围环境的泄漏，并且可以量化耦合到辐射模式的光谱和空间依赖性。耦合效率的空间图，即$β$因子，揭示了即使对于中等慢的光，也可以实现接近1的$β$，其对于发射器在波导中的位置是非常鲁棒的。结果表明，光子晶体波导是实现单光子和单量子发射体确定性对接的合适平台，在光子量子技术中具有广泛的应用前景。
2017-05-02 physics.optics quant-ph
Control of spontaneous emission of a single quantum emitter through a time-modulated photonic-band-gap environment
本文研究了二能级量子发射体（如原子或量子点）在具有光子带隙的含时调制环境中的自发发射。这种环境的一个例子是动态光子晶体或具有带隙的任何其他环境，其性质在有效质量近似下随时间调制。在介绍了我们的动态光子晶体模型后，我们表明，它允许新的可能性来控制和定制所发射的辐射的物理特性，特别是它的频谱。在弱耦合限制和绝热的情况下，我们得到的发射光谱，我们显示的外观的两个横向峰由于调制环境的存在下，从中心峰分离的调制频率。我们发现两个侧峰的高度是不对称的，它们的高度比可以用来研究环境的态密度。我们的研究结果表明，一个动态的环境可以给进一步的可能性，修改的自发发射功能，如其光谱和发射率，相对于一个静态的。我们得到的现象的可观测性进行了讨论，以及剪裁和工程辐射过程的相关性。
2017-08-07 quant-ph
Cavity QED with molecular defects coupled to a photonic crystal cavity
本文提出一种混合方法，通过永久光谱调谐将多个相干分子发射体耦合到光子晶体腔中，实现集体量子态的受控形成，为可扩展的多体腔量子电动力学和化学设计的量子系统奠定基础。
2025-06-02 quant-ph
Deterministic generation of concatenated graph codes from quantum emitters
针对光子量子技术中光子损耗的核心挑战，提出利用双量子发射器或单带存储量子发射器的多光子发射生成级联图码的方案，可在高损耗、标准融合门且无辅助光子的场景下实现容错融合基量子计算。
2024-06-24 quant-ph
Loss-tolerant architecture for quantum computing with quantum emitters
本文提出一种基于光子量子发射器的测量型量子计算架构，通过自旋-光子纠缠与非自适应弹道融合构建逾渗图态，并利用几何构造优化显著提升光子损耗容限。
2024-03-25 quant-ph
Nanoscale positioning approaches for integrating single epitaxial quantum emitters with photonic nanostructures
确定性地集成单个固态量子发射器与光子纳米结构作为光子量子技术背景下的关键使能资源。由于许多广泛使用的固态量子发射体的随机空间位置，在过去十年中已经探索了许多用于在纳米纤维化之前定位量子发射体的定位方法。在这里，我们回顾了几种纳米定位方法的工作原理和在这一领域的最新进展，包括原子力显微镜，扫描电子显微镜，共聚焦显微镜与\textit{in situ}光刻，和宽场荧光成像技术。介绍了一系列具有代表性的高性能器件演示，包括高质量的单光子源、明亮的纠缠光子对、强耦合腔QED系统和其他新兴应用。讨论了将定位技术应用于不同材料系统的挑战以及使用这些方法实现大规模量子光子器件的机会。
2021-05-13 physics.optics quant-ph
Passive, deterministic photonic CPHASE gate via two-level systems
我们证明了一组相同的两能级系统与一维波导耦合的损耗耦合能够实现对量子逻辑有用的高保真度条件相移。我们提出了两种安排的发射器（一个依赖于发射器之间的直接相互作用，和一个不），并描述了可能的物理实现和限制。
2018-07-19 quant-ph
Optimization complexity and resource minimization of emitter-based photonic graph state generation protocols
本研究利用图论优化器最小化基于发射器的光子图态生成中的纠缠门数量，显著降低CNOT资源，并实现中继图态资源的全局最优，同时解析了图的局部等价轨道。
2024-07-22 quant-ph
Protocol for Efficient Generation of Fusion-Based Quantum Computing Resource States from Quantum Emitters
Duke University（杜克大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文提出利用融合量子计算资源态的对称性，通过优化算法减少所需量子发射器和CNOT门数量，实现高效生成24光子资源态。
2026-05-10 quant-ph
Restoring polarization entanglement from solid-state photon sources by time-dependent photonic control
Technion–Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文提出了一种光子补偿协议，通过在光子域中直接消除发射体诱导的相位演化，恢复固态光源中的偏振纠缠，无需时间后选择和检测器时间分辨率。
2026-04-14 quant-ph
Integration of Quantum Emitters with Lithium Niobate Photonics
量子发射器与集成光子学的集成实现了量子模拟器、计算机和网络的光子实现所必需的复杂量子光子电路。薄膜三酸锂是量子光子学的理想材料衬底，因为它可以将光紧紧地限制在小波导中，并且具有很强的电光效应，可以在低功率和高速度下开关和调制单光子。然而，锂离子电池缺乏有效的单光子发射器，这对于可扩展的量子光子电路至关重要。我们展示了单光子发射器与锂离子酸盐光子芯片的确定性耦合。发射器由嵌入在InP纳米束中的InAs量子点组成，我们使用拾取和放置方法将其转移到具有纳米级精度的锂酸盐波导。绝热锥形将发射到纳米束中的单光子高效地传输到锂离子酸盐波导。我们验证单光子性质的发射使用光子相关测量与片上分束器进行。我们的研究结果表明，快速，可重构的量子光子电路的量子信息处理的重要一步。
2018-10-12 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Photonic tensor networks produced by a single quantum emitter
我们提出并分析了一个协议，以产生二维张量网络状态使用一个单一的量子系统，顺序地与一个1D字符串的量子位相互作用。这是通过使用字符串本身的一部分作为量子队列内存来实现的。作为物理实现，我们考虑耦合到具有远镜的1D波导的单个原子或类原子系统，其中引导光子表示量子比特，而镜允许实现队列存储器。我们确定的类多体量子态，可以使用这种方法产生。这些包括基于测量的量子计算和与拓扑有序相关联的状态的通用资源。我们讨论了一个明确的协议，确定性地创建一个2D集群状态的量子纳米光子实验，允许实现量子计算机使用一个耦合到光的单原子。
2017-02-07 quant-ph
Generation of Photonic Graph States with minimal number of quantum emitters
Paderborn University（帕德博恩大学）；Quandela SAS（Quandela公司）；LTCI, Inria, Télécom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎理工学院电信学院国家信息与自动化研究所通信与图像实验室）
本研究提出四种启发式多项式算法，通过优化发射顺序减少光子图态制备所需的量子发射器数量，在随机图上实现高达30%的减少，并与现有门优化方案结合进一步减少约20%的双量子比特门。
2026-09-28 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
Physics of quantum light emitters in disordered photonic nanostructures
纳米光子学的重点是光的控制和与物质的相互作用，通过复杂的纳米结构的帮助。通常，光子纳米结构是针对特定应用仔细设计的，并且任何缺陷都可能降低其性能，即，对不可避免的制造缺陷的作用的彻底调查对于任何应用都是必不可少的。然而，存在另一种纳米光子应用方法，其中制造无序用于通过增强光-物质相互作用来诱导功能。无序导致光的多重光的散射，这是统计光学的领域，其中光传播需要统计描述。本文综述了无序光子纳米结构的最新研究进展及其对量子光子学器件的潜在意义。
2017-04-19 physics.optics quant-ph
Topological quantum optics using atom-like emitter arrays coupled to photonic crystals
我们提出了一个拓扑量子光学的纳米光子平台。我们的系统是由一个二维晶格的非线性量子发射器与光学跃迁嵌入在一个光子晶体板。发射极通过光子晶体的导模相互作用，并且均匀的磁场引起大的拓扑带隙和几乎完全平坦的拓扑带。拓扑边缘状态出现在系统的边界上，这些边界受到大间隙的保护，以防止丢失晶格位置和发射器的不均匀加宽。这些结果为探索量子光学系统中的拓扑多体态铺平了道路。
2019-04-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Deterministic generation of all-photonic quantum repeaters from solid-state emitters
量子中继器是量子通信网络中的节点，其允许在大距离上可靠地传输纠缠。最近表明，在所谓的图形状态中的高度纠缠光子可以用于全光子量子中继器，与基于原子存储器的中继器相比，其需要的资源少得多。然而，通过成对概率纠缠产生来构建多光子纠缠态的标准方法严重限制了可以创建的状态的大小。在这里，我们提出了一个协议的确定性产生的大光子中继器状态使用量子发射器，如半导体量子点和固体中的缺陷中心。我们发现，任意大的中继状态可以产生仅使用两个耦合的发射器，减少了6个数量级的光子源的必要数量。我们的协议包括一个内置的冗余，这使得它对光子丢失有弹性。
2017-10-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Isolation of individual Er quantum emitters in anatase TiO$_2$ on Si photonics
本研究展示了在单片集成于SOI光子学平台的CMOS兼容TiO$_2$薄膜中，成功实现单个Er$^{3+}$离子的光学隔离，为构建可扩展的量子光子学封装奠定基础。
2024-06-04 quant-ph
Deterministic generation of large-scale entangled photonic cluster state from interacting solid state emitters
创造大的高度纠缠的“簇”态的能力对于基于测量的量子计算是至关重要的。我们发现，确定性的多光子纠缠可以从耦合的固态量子发射器创建，而不需要任何两个量子比特门，无论发射器是否相同。特别是，我们提出了一个通用的方法，通过直接使用的始终在线的交换相互作用，结合单量子比特操作的控制纠缠创建。这是用来提供一个配方，用于产生二维，集群状态纠缠光子，可以进行与现有的实验能力在量子点。
2019-08-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Cost-aware Photonic Graph State Generation: A Graphical Framework
University of Toronto（多伦多大学）；Quantum Bridge Technologies Inc.（量子桥科技有限公司）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
提出一种考虑成本的光子图状态生成框架，通过确定性算法显著减少量子门使用，提升光子量子信息处理的可扩展性与效率。
2026-01-19 quant-ph
Enhancement of the indistinguishability of single photon emitters coupled to photonic waveguides
实现大规模量子光子学的主要步骤之一是将单光子源（SPS）与光子集成电路（PIC）集成在一起。为此目的，PIC应提供有效的光耦合和光子不可吸收性的高度保持。因此，通过波导设计来优化不可逆性是特别相关的。在这项工作中，我们已经开发了一个分析模型来计算的耦合和不可逆性的一个理想的点源量子发射器耦合到光子波导取决于源的方向和位置。该模型已通过时域有限差分（FDTD）模拟显示一致的结果进行了数值评估。当发射器嵌入波导的中心时实现最大耦合，但有些令人惊讶的是，当发射器放置在波导的边缘时，最大不稳定性出现，在该边缘处，由于表面不连续性，电场更强。
2021-03-02 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Bimodal non-Gaussian photonic states from a single quantum emitter in a waveguide
Sorbonne Université, CNRS, ENS-PSL Research University, Collège de France（索邦大学、法国国家科学研究中心、巴黎文理研究大学、法兰西公学院）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Palacký University（帕拉茨基大学）
该研究利用耦合到手性波导的单个二能级系统，通过不同输入脉冲产生非高斯光子态，分析了耦合缺陷等影响并提出恢复手性相互作用的干涉方案，为相关量子态制备提供了可行路径。
2026-10-15 quant-ph
Deterministic generation of arbitrary photonic states assisted by dissipation
提出了一种利用类原子发射器耦合到纳米光子波导的方案，用于产生多体纠缠态，并用于将这些物质态可逆映射到波导中光脉冲的光子态。我们的协议利用消相干自由子空间（DFS）的原子发射器与相干演化内的强耗散耦合到波导。通过从亚辐射态到超辐射态的转换，纠缠原子态被高保真地映射到光子态。讨论了一种利用超冷原子与光子晶体波导耦合的实现方案。
2015-04-28 quant-ph
Dressed emitters as impurities
当量子发射体或原子耦合到光子浴时形成的修饰态支撑了许多现象和应用，特别是光子带隙内发生的色散有效相互作用。在这里，我们提出了一个紧凑的配方的解析为基础的理论计算原子-光子修饰态的想法，原子作为一个有效的杂质行为。这与凝聚态物质中的标准杂质问题建立了明确的联系。此外，它使我们能够制定和解决在一个模型无关的上下文中的一些属性以前只知道特定的模型或不完全形式化。该框架下扩展到一个以上的发射体的情况下，这是用来推导出一个通用的表达明确的特点是重叠的单发射体修饰的束缚态的无耗散的有效哈密顿量。
2021-08-26 quant-ph
One-way quantum repeater based on near-deterministic photon-emitter interfaces
提出了一种基于光子树簇态的单向量子中继器结构。在光子树簇中编码量子比特可以保护信息免受传输损失，并通过中继站链实现长距离量子通信。与受双向通信时间限制的传统方法相反，当前量子中继器协议的总体传输速率由本地处理时间确定，从而实现非常高的通信速率。我们进一步表明，这样的中继器可以构造为每个中继站只有两个固定量子比特和一个量子发射器，这显着增加了实验的可行性。我们讨论了潜在的实现与钻石缺陷中心和半导体量子点有效地耦合到光子纳米结构，并概述了如何将这样的系统集成到中继站。
2020-07-09 quant-ph
Independent electrical control of two quantum dots coupled through a photonic-crystal waveguide
本研究通过光子晶体波导耦合两个半导体量子点发射体，利用局部电Stark场实现独立控制，并验证了相干耦合，为多发射体集体耦合提供了可扩展途径。
2023-03-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Photonic Qubit Gates via 1D Scattering from an Array of Two-Level Emitters
Institute for complex quantum systems, University of Ulm（乌尔姆大学复杂量子系统研究所）
本文提出利用1D波导和二维发射体阵列实现双轨数编码光子量子位的确定性相门，并探讨双量子位操作。
2025-04-20 physics.optics quant-ph
High fidelity photon-photon gates by scattering off a two-level quantum emitter
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所）；Aarhus University（奥胡斯大学）
通过双能级量子发射体散射实现高保真光-光门，用于光子量子计算和通信中的控制Z门和贝尔态分析。
2026-03-11 quant-ph
Anisotropic quantum emitter interactions in two-dimensional photonic-crystal baths
当量子发射体与二维光子晶体池相互作用时，当它们被光谱调谐到二维Van-Hove奇点时，它们经历强的和各向异性的集体耗散。在这项工作中，我们展示了如何把这种耗散成相干偶极-偶极相互作用的可调范围内打破晶格简并在范霍夫点与超晶格几何。使用耦合模描述，我们表明，这些相互作用的起源源于量子比特光子束缚态的出现，继承了原始耗散的各向异性特性，其空间衰减可以通过超晶格参数或相对于带边的光跃迁的失谐来调谐。在这张照片中，我们还计算了发射器诱导的动力学在一个确切的方式，边界的参数制度，其中的动态位于马尔可夫描述。作为一个应用，我们开发了一个四量子比特纠缠协议，利用相互作用的形状。最后，我们提供了一个光子晶体的原理证明的例子，在这种相互作用可以获得。
2018-10-18 cond-mat.quant-gas quant-ph
Exotic interactions mediated by a non-Hermitian photonic bath
工程光子浴中量子发射体之间的光子介导相互作用是量子光学的一个新兴领域。与此同时，非厄米（NH）物理学目前正在蓬勃发展，这是由于在由非平凡的NH哈密顿（特别是光子晶格）统治的系统中获得新物理学的令人兴奋的可能性，这可以挑战长期存在的原则，如布洛赫能带理论。在这里，我们结合这两个领域和研究由NH哈密顿描述的有损耗光子晶格的光子模式介导的发射器之间的奇异相互作用。我们在一个典型的案例研究中表明，在外地的结构性损失可以种子异国情调的排放性能。光子可以介导发射器之间的耗散的、完全非互易的相互作用，其范围严重依赖于损耗率。当这个损失率对应于一个裸晶格例外点，有效的耦合正好是最近邻，实现耗散，完全非互易，Hatano-Nelson模型。与直觉相反，这与晶格边界条件无关。因此，光子可以介导有效发射体的哈密顿量，该哈密顿量是几何不变的，尽管场不是。我们解释这些效应的亚稳态原子光子修饰态，它可以精确地定位在只有两个晶格单元或扩展到整个晶格。这些发现引入了一个新的范例，光介导的相互作用与前所未有的功能，如非互惠性，非平凡的依赖于场边界条件和范围可调性通过损失率。
2022-05-19 quant-ph
Silicon nitride waveguides with intrinsic single-photon emitters for integrated quantum photonics
最近在氮化硅（SiN）中发现的室温本征单光子发射体为量子光源与成熟的SiN光子平台的无缝单片集成提供了独特的机会。在这项工作中，我们开发了一种新的方法来实现平面波导的低自发荧光SiN与本征量子发射器，并证明了单光子发射耦合到波导模式。从这些发射器所观察到的发射耦合被认为是符合数值模拟。单光子发射到波导模式的耦合通过光栅耦合器耦合出光子芯片的光的二阶自相关测量来确认。拟合二阶自相关直方图产生$g^{(2)}(0)=0.35\pm0.12$，无需光谱滤波或背景校正，输出耦合光子速率为每秒$10^4$计数。这证明了光子从SiN中的本征单光子发射器到由相同材料制成的单片集成波导的首次成功耦合。我们的工作成果为实现可扩展的，技术就绪的量子光子集成电路与固态量子发射器有效地接口铺平了道路。
2022-05-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Full-Stack High-Volume Quantum Networking Architecture based on Photonic-Integrated Tin Vacancy Centers in Diamond
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Lincoln Laboratory, Massachusetts Institute of Technology（林肯实验室，麻省理工学院）；Syracuse University（雪城大学）
本研究提出基于金刚石光子集成锡空位中心的全栈高容量量子网络架构，通过多物理场数字孪生等技术实现GHz级频谱调谐等关键突破，模拟显示千个发射器可实现99.96%连通性以达成分布式量子纠缠。
2026-08-18 quant-ph
Using Reinforcement Learning to Guide Graph State Generation for Photonic Quantum Computers
针对光子量子计算机中图态生成存在的时间、发射器数量和CZ门数量优化不足及搜索空间大的问题，提出RLGS编译框架，通过强化学习识别最优生成序列，实验显示对不同规模图态生成时间平均减少31.1%-57.5%。
2024-12-02 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
