Photorefractive effect in LiNbO$_3$-based integrated-optical circuits for continuous variable experiments
我们研究了光折变效应对用于连续变量片上实验的钛酸锂集成量子光子电路的影响。电路的主要组成部分，即腔，定向耦合器，和周期极化非线性波导进行了研究。这项工作表明，即使当光致发光活性的影响比空间模式跳跃弱时，它们也可能损害片上量子光子学实验的成功。我们详细描述的表征方法，导致识别这个可能的问题。我们还研究了设备加热在多大程度上代表了对抗这种影响的可行解决方案。在产生1550 nm非经典光的背景下，我们重点研究了775 nm光诱导的光折变效应。
2020-07-22 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
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
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
InGaP quantum nanophotonic integrated circuits with 1.5% nonlinearity-to-loss ratio
光学非线性在利用光子的量子信息处理中起着关键作用，从预言的单光子源、相干波长转换到长期寻求的量子中继器。尽管强偶极耦合到量子发射器的可用性，但高度期望实现强体光学非线性。在这里，我们实现了量子纳米光子集成电路在薄膜InGaP与单光子非线性耦合率（$g/2π=11.2$ MHz）和腔光子损失率之间的$1.5\%$的创纪录的高比率。我们证明了二次谐波产生的效率为$71200\pm10300\%$ /W的InGaP光子电路和光子对产生通过退化自发参量下转换与超过27.5 MHz/ $μ$ W的重复率-一个数量级的改进的国家的最先进的-和一个大的巧合到意外的比率高达$1.4\times 10^4$。我们的工作表明，InGaP作为一个潜在的超越平台的量子非线性光学和量子信息的应用。
2022-01-25 physics.optics quant-ph
High fidelity CNOT gates in photonic integrated circuits using composite segmented directional couplers
School of Physics and Astronomy, Tel Aviv University（特拉维夫大学物理与天文学学院）；Quantum Pulse Ventures（量子脉冲风险投资）
本文提出了一种基于复合分段方向耦合器的高保真CNOT门设计，通过实验和模拟验证其在提升门保真度和降低误差方面的优势。
2025-12-03 physics.optics quant-ph
Deterministic separation of arbitrary photon pair states in integrated quantum circuits
在集成器件内产生的纠缠光子对通常必须在空间上分离，以便随后在量子线路中对其进行操纵。原则上，确定性和普适性的分离可以通过反结合双光子量子干涉来实现。然而，这种干扰促进对分离（IFPS）尚未得到广泛的研究，在集成的设置，集成耦合器的强偏振和波长依赖性-而不是散装光学分束器-可以有重要的影响，超越相同的光子制度的性能。本文提供了一个详细的审查IFPS和检查这些依赖性如何影响分离保真度和干扰可见性。通过集成的定向耦合器将焦点传递给IFPS。该分析同样适用于片上和光纤内实现，并且可以扩展到其他耦合器架构，例如多模干涉仪。当存在耦合器色散时，分离性能可以取决于光子带宽、光谱纠缠和色散的线性度。在适当的条件下，由于非经典干涉的损失而导致的分离保真度的降低可以通过经典波长解复用效应来完美地补偿。这项工作通知电路的设计以及性能评估，以实现通用的光子对分离的状态与可调的任意属性。
2015-12-24 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
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
Light-matter interactions in chip-integrated niobium nano-circuit arrays at optical fibre communication frequencies
电子特性和光学响应之间的相互作用使得能够实现具有可调谐响应的新型材料。众所周知，超导体在电子结构中表现出与库珀对的形成相关的深刻变化，然而它们对光学区域中的电磁响应的影响在很大程度上尚未研究。光子学超材料为增强光-物质相互作用提供了新的机会，增强了细微效应对光学响应的影响。光子超材料和超导量子线路的结合将有可能推动量子计算和量子通信技术的发展。在此，我们在铌薄膜的端面上制作出亚波长的光子奈米光栅电路阵列，以增强光纤通讯频率下的光与物质的相互作用。我们发现，随着纳米光栅电路周期性的增加，光学共振向更长的波长移动，这表明光学光与器件的几何参数有明显的调制。接下来的突出的亚波长共振，我们发现第二个功能，包括相邻的倾角和峰值出现在附近的衍射条件Py= λ，对应于木材和瑞利异常的第一阶光栅衍射的波长略短。在这种紧凑和集成的纳米电路中观察到的可调谐等离子体光响应使得新型的基于超材料和等离子体的调制器、传感器和测辐射热计装置成为可能。
2021-06-22 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
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
Circuit Quantum Acoustodynamics in a Scalable Phononic Integrated Circuit Architecture
Tsinghua University（清华大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出了一种可扩展的声子集成电路架构，通过集成超导量子比特和声子谐振腔，实现了显著的声子发射增强，为量子信息处理器和新型量子声学现象的研究奠定了基础。
2025-12-04 quant-ph
Integrated Conditional Teleportation and Readout Circuit Based on a Photonic Crystal Single Chip
我们利用二维光子晶体单芯片设计了集成的条件量子隐形传态电路和读出电路。所提出的量子线路的制造和测试可以用当前或不久的将来的半导体工艺技术和实验技术来完成。我们的设备的读出部分，它具有独立使用的原子干涉仪的潜力，也可以单独使用或与其他兼容的光学电路集成，以实现原子状态检测。通过将其与光学系统中的源和检测器集成，可以在紧凑性和鲁棒性方面进一步改进该设备。
2006-05-06 quant-ph
Decoherence of the flux-based superconducting qubit in an integrated circuit environment
超导的、基于磁通量的量子比特是构建大规模量子计算机的有希望的候选者。我们提出了一个明确的量子力学计算的相干行为的通量为基础的量子比特在嘈杂的实验环境中，如一个集成电路包含偏置和控制电子。我们表明，非热噪声源，如偏置电流波动和磁耦合到附近的主动控制电路，将导致退相干的基于磁通量的量子比特的时间尺度上的最近的实验相干时间测量。
2003-04-04 quant-ph
Generation of entanglement statistics with a large-scale integrated photonic-electronic circuit
California Institute of Technology（加州理工学院）
本文提出一种光电量子信息处理方法，通过32通道集成光子-电子电路在射频域进行模变换，实现低于可分性边界三个标准差的纠缠统计生成，为光-微波量子计算奠定基础。
2026-09-09 eess.SP physics.optics quant-ph
Thermal phase shifters for femtosecond laser written photonic integrated circuits
光子集成电路（PIC）是当今公认的一种有效的解决方案，以满足许多实际应用中的经典和量子光学的苛刻要求。集成在光子电路中的移相器提供了动态重新配置其属性的可能性，以便微调其操作或产生自适应电路，从而大大扩展了这些器件的质量和适用性。在本文中，我们提供了一个彻底的讨论，一个可以遇到的主要问题时，使用热移位器重新配置光子电路。然后，我们将展示如何通过仔细设计热移位器并选择最合适的方式来驱动它们来解决所有这些问题。这种性能的改善是通过在飞秒激光写入PIC（FLW-PIC）中制造热移相器，并详细描述其操作来证明的。在功耗、小型化和稳定性方面取得了前所未有的成果，使可重构FLW-PIC的可扩展实施成为可能，这些可重构FLW-PIC可以在应用中轻松校准和开发。
2020-04-23 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Superconducting Caps for Quantum Integrated Circuits
我们报告的超导帽量子比特电路的制造和计量。作为3D量子集成电路架构的一部分，帽芯片形成外壳的上半部分，其提供隔离，增加真空参与率，并提高各个谐振元件的性能。在这里，我们证明了这种帽可以可靠地制造，放置在电路芯片上，并形成超导连接到电路。
2017-08-07 physics.app-ph 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
Optimizing Quantum Photonic Integrated Circuits using Differentiable Tensor Networks
Large-Scale Integrated Photonics Lab, Hewlett Packard Labs, HPE Belgium（大型集成光子实验室，惠普实验室，HPE比利时）
本文提出基于梯度的优化方法，用于优化量子光子集成电路，通过可微张量网络在低光子占据和中等模式纠缠条件下实现高效设计，应用于量子光学态制备和量子相位传感读取优化。
2026-07-14 quant-ph
Integrated coherent matter wave circuits
集成相干物质波电路是类似于集成光学电路的单个设备，其中相干德布罗意波被创建，然后被发射到波导中，在波导中它们可以在传播时被切换、分割、重组和检测。这种电路的应用包括制导原子干涉仪、原子电子电路和精确控制的原子传输。在这里，我们报告的实验演示集成电路的引导相干物质波。电路元件是用涂电势技术创建的，涂电势技术是一种时间平均光学偶极电势的形式，其中快速移动、紧密聚焦的激光束通过原子的电极化对原子施加力。相干物质波的源是玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）。我们将BEC发射到涂有涂料的波导中，这些波导引导它们绕过弯曲并形成开关、相位相干分束器和闭合电路。这些是设计任意复杂的物质波电路所需的基本元素。
2015-10-20 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Multilayer microwave integrated quantum circuits for scalable quantum computing
随着实验量子信息处理（QIP）的快速发展，一个新兴的挑战是设计一种可扩展的架构，该架构将各种量子元件组合成复杂的设备，而不损害它们的性能。特别是，超导量子线路已经成功地证明了量子计算的许多要求，包括接近缩放阈值的相干水平。然而，通过可控通道耦合大量电路组件同时抑制任何其他相互作用仍然具有挑战性。我们提出了一个硬件平台，旨在解决这些挑战，它结合了集成电路制造和长的相干时间在三维电路量子电动力学（3D cQED）实现的优势。这种多层微波集成量子线路（MMIQC）平台为实现日益复杂的超导器件提供了一条途径，以追求可扩展的量子计算机。
2015-09-11 cond-mat.supr-con quant-ph
Toolbox for the design of $LiNbO_3$-based passive and active integrated quantum circuits
我们提出并讨论了目前的发展前景，先进的量子光学电路单片集成在锂离子电池平台。包括基于参数下转换（PDC）的光子对源、无源路由元件和有源电光可控开关和偏振转换器的一组基本组件是工具箱的构建块，该工具箱是各种各样的量子线路的基础。我们回顾了这些组件的最新技术，并提供了适当描述其性能的模型在量子线路。作为这些模型的应用程序的一个例子，我们讨论的电路提供片上双光子干涉的设计问题。该电路包括用于光子对产生的PDC部分，随后是用于观察Hong-Ou-Mandel（HOM）干涉的主动可控的修改的Mach-Zehnder结构。这种芯片的性能在理论上是模拟的，甚至考虑到个别组件的性能缺陷。
2018-02-06 quant-ph
Security Evaluation of Quantum Circuit Split Compilation under an Oracle-Guided Attack
Lehigh University（利哈伊大学）
本文提出基于预言机引导的评估框架，利用量子门可逆性系统测试并剪除不一致映射，证明仅需少量I/O对即可恢复拆分编译隐藏的互连并重建完整电路，首次对量子IP保护方案进行彻底安全性评估。
2025-11-06 cs.CR quant-ph
Recursive multiport schemes for implementing quantum algorithms with photonic integrated circuits
我们提出了递归多端口方案，实现量子傅里叶变换和格罗弗算法的反演步骤上的集成线性光学器件。具体地，每个方案示出了如何使用用于$d$模式上的相同操作的一对电路来执行$2d$模式上的量子操作。该电路对路径编码量子比特进行操作，并使用具有$O\left(d^2\right)$光学元件的线性光网络实现对这些状态的$d$维幺正变换。为了评估这些方案对实际误差的影响，我们使用硅基光子集成器件的简单制造模型进行了原理验证实验的模拟，该光子集成器件分别采用定向耦合器和热光调制器作为分束器和移相器。我们发现，高保真度的性能是可以实现的与我们的多端口电路的$2$ -qubit和$3$ -qubit量子傅立叶变换，和四项和八项数据库的量子搜索。
2016-01-10 quant-ph
Design and characterization of integrated components for SiN photonic quantum circuits
设计，制造，和详细的校准的基本积木走向完全集成的线性光学量子计算进行了讨论。光子器件由氮化硅脊形波导制成，其中对环形谐振器的测量显示出小的传播损耗。定向耦合器被设计成对制造变化不敏感。测量它们的偏移和耦合长度，以及透射光和反射光之间的相位差。通过仔细校准，定向耦合器的插入损耗被发现是小的。最后，集成的受控非电路的特征在于通过输入和输出的不同组合来测量传输。在后选择之后，用该电路进行CNOT操作的门保真度估计为99.81%。这种高保真度归功于我们稳健的设计、良好的制造再现性和广泛的表征。
2016-03-02 quant-ph
Integrated sources of entangled photons at telecom wavelength in femtosecond-laser-written circuits
光子纠缠是光的一种重要状态，它是光子量子技术中许多协议的基础，从量子计算到模拟和传感。在集成波导源中产生纠缠光子的能力由于增强的稳定性和更有效的光-晶体相互作用而特别有利。在这里，我们实现了一个集成光源的纠缠简并光子在电信波长，基于混合接口的光子电路在不同的材料，所有的飞秒激光脉冲刻写。我们表明，我们的源，基于自发参量下转换，可以访问不同类别的输出状态，允许从路径纠缠切换到偏振纠缠态与净vibration以上0.92的所有选定的组合的集成设备。
2017-10-26 quant-ph
Quantum state heralding using photonic integrated circuits with free electrons
本文定量分析了使用自由电子和参数耦合的光子集成电路实现高保真度和高纯度量子态通报的可行性，提出了相关方案，并展示了通过适当的波导设计克服限制的潜力。
2022-11-18 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Modeling the Quantum Photon Statistics in Hybrid Light-Matter Integrated Circuits
Hewlett Packard Labs（惠普实验室）；Institute of Nanotechnology, National Research Council（国家研究委员会纳米技术研究所）；Institute of Semiconductor and Solid State Physics, Johannes Kepler University（约翰内斯开普勒大学半导体与固态物理研究所）
提出一个理论框架，通过将脉冲非线性波导动力学映射到包含耗散的玻色子量子电路表示，预测和基准化极化子集成电路中的量子光子统计，并展示慢光工程增强有效非线性的实用途径。
2026-05-22 quant-ph
State-Transfer Simulation in Integrated Waveguide Circuits
自旋链模型在量子信息过程中得到了广泛的研究，例如量子态的忠实传输。在这里，我们调查的限制映射到一个等效的过程中，通过玻色子链。特别是，我们牢记实验实现，在集成波导电路的进展可能在不久的将来。我们认为，利用更高的维度的希尔伯特空间的链元素的传输更大量的信息的可行性，以及在这个过程中不必要的激励的影响。最后，我们利用信息流的方法提供界限的传输保真度。
2015-08-24 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
Photon Number Splitting of Squeezed Light by a Single Qubit in Circuit QED
我们从理论上提出了一种在电路QED中利用单个量子比特产生和探测压缩光的有效方法。通过将量子比特能量分裂调谐到传输线谐振器中的第一谐波模式（FHM）的基频附近并将量子比特放置在第三谐波模式的节点处，可以在用第二谐波模式泵浦时产生FHM的共振增强压缩。为了研究压缩FHM的光子数分裂，我们数值计算了量子比特的吸收谱，它表现出规则间隔的峰的频率分开的两倍的有效色散位移。它还表明，增加一个小的泵浦场的FHM使额外的峰值之间的主导的发展，以及。
2013-10-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Arbitrary quantum circuits on a fully integrated two-qubit computation register for a trapped-ion quantum processor
本文在基于量子电荷耦合器件架构的囚禁离子处理器中，利用芯片集成微波寻址在 ^9Be^+ 双离子晶体上实现通用门集与任意双量子比特电路，并表征串扰和门性能。
2024-05-24 quant-ph
Waveguide single-photon detectors for integrated quantum photonic circuits
编码在单光子上的量子比特（qubit）的产生、操纵和检测是量子通信和光学量子信息处理的核心。单光子源、无源光学电路和单光子探测器的组合使得量子中继器和量子比特放大器成为可能，并且还形成了全光量子门和线性光学量子计算的基础。然而，将源、波导和检测器单片集成在同一芯片上，需要缩放到有意义的量子位数，这是非常具有挑战性的，之前关于量子光子电路的工作已经使用了外部源和检测器。本文提出了一种在半导体芯片上实现全集成量子光子电路的方法，并演示了这种电路的关键部件--波导单光子探测器。我们的探测器基于GaAs脊波导上的超导纳米线，在电信波长下提供高效率（20%），高定时精度（60 ps），响应时间在ns范围内，并且完全兼容单光子源，无源网络和调制器的集成。
2011-08-25 quant-ph
TetrisLock: Quantum Circuit Split Compilation with Interlocking Patterns
针对不可信量子编译器导致的电路 IP 泄露风险，本文提出 TetrisLock 分离编译混淆方法，通过互锁双片段分割在保持原始深度和低于1%精度影响的同时阻止逆向工程与共谋攻击。
2025-03-15 cs.CR quant-ph
An integrated photonic circuit for color qubit preparation by third-order nonlinear interactions
本文提出了一种可行的集成光子电路的设计，该电路通过三阶非线性差频产生（DFG）过程进行单量子比特的制备和旋转，并在时间模式基础上进行定义。我们的电路的第一阶段包括产生预示着单光子的自发四波混频在一个微环腔设计提供一个独特的时间模式的单光子状态。第二阶段包括在具有受控色散特性的螺旋波导中实现DFG，以达到接近于1的颜色量子位制备保真度。我们提出了与DFG过程相关的广义旋转算子，用于设备设计的方法，以及作为用户可访问参数的函数的量子位制备保真度结果。
2022-07-19 quant-ph
Tuneable quantum interference in a 3D integrated circuit
集成光子学有望解决量子光学中的稳定性、复杂性和尺寸问题。可调谐和非平面集成平台的进步，如激光刻写光子学，继续使计算和计量学中的量子优势的实现更加接近，也许最容易在多路干涉测量中看到。在这里，我们演示了在芯片级3D多路干涉仪中控制双光子干涉，与单光子测量相比，显示出降低的周期性和增强的可见性。观察到的非经典vibration是广泛可调的，并解释了基于经典测量的理论预测。通过这些预测，我们提取了接近理论最大值的Fisher信息，证明了该设备用于量子增强相位测量的能力。
2014-09-26 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
Time-Bin BB84 QKD System Using Indium Phosphide and Silicon Nitride Photonic Integrated Circuits
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）
提出一种双芯片InP-SiN光子QKD系统，集成片上脉冲生成与可重构解码，实现时间-比特BB84协议，在150-250公里光纤上以kbps速率生成密钥，QBER低于4%。
2026-06-23 quant-ph
Giant-atom quantum acoustodynamics in hybrid superconducting-phononic integrated circuits
Tsinghua University（清华大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
通过超导量子比特与声子波导耦合，实现巨原子量子声动力学，展现非马尔可夫放松动力学和高纯度量子叠加态制备。
2025-12-18 quant-ph
High-Resolution Short-Circuit Fault Localization in a Multi-Layer Integrated Circuit using a Quantum Diamond Microscope
针对多层集成电路失效分析难题，提出用量子金刚石显微镜磁成像定位短路故障的方法，验证了其高分辨率、高灵敏度等优势，可用于深层芯片堆叠故障检测。
2023-02-02 physics.app-ph physics.ins-det quant-ph
QRCC: Evaluating Large Quantum Circuits on Small Quantum Computers through Integrated Qubit Reuse and Circuit Cutting
本文提出QRCC集成方法，结合量子比特重用与电路切割（导线和门切割），在小规模量子计算机上运行大规模电路，平均减少29%切割次数，降低后处理开销。
2025-04-21 cs.ET quant-ph
Sagnac Tractor Atom Interferometer on Photonic Integrated Circuit
University of Michigan（密歇根大学）
本文提出并理论研究了基于光子集成电路的萨格纳克牵引原子干涉仪，通过圆形波导倏逝场形成反向旋转光学晶格囚禁原子，并建立高效量子模型评估其非绝热性、保真度与灵敏度。
2025-11-07 physics.atom-ph quant-ph
Integrated optomechanics and single-photon detection in diamond photonic integrated circuits
量子计算机和量子模拟器的发展有望为目前无法在经典计算机上解决的问题提供解决方案。找到这些技术的最佳物理实现是一个重要的研究课题，使用光学效应是实现这一目标的一条有前途的途径。理论上表明，光量子计算仅使用单光子源和探测器以及线性光路是可能的。这种量子光学电路的实验实现需要稳定、鲁棒和可扩展的架构。这可以通过光子集成电路（PIC）形式的光学器件的小型化来实现。因此，为此类太平洋岛屿国家开发合适的材料平台可能会对未来技术产生重大影响。金刚石是一种特别有吸引力的材料，因为它天然地提供了一系列光学活性缺陷，可以作为单光子源，量子存储器或传感器元件。除了其优异的光学特性之外，金刚石还具有非常高的杨氏模量，这对于光学机械是重要的，并且可以在制造之后用于PIC的潜在快速和低损耗调谐。在这项工作中，开发了用于未来量子光学电路的组件。这包括第一个金刚石光学机械元件，以及在金刚石材料平台上的第一个集成单光子探测器。实现了具有高品质因数的金刚石微机械谐振器，并证明了它们通过光梯度力和静电力的驱动。所研制的超导纳米线单光子探测器具有时间抖动小、探测效率高、噪声等效功率低等优点。此外，提出了一种新的可扩展的方法，从高品质的单晶金刚石PIC制造。
2017-01-06 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Theory-agnostic nonclassicality certification in an integrated photonic circuit
University of Gdańsk（格但斯克大学）；Griffith University（格里菲斯大学）；Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Sparrow Quantum（麻雀量子）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理柏拉图研究所）；Consiglio Nazionale delle Ricerche（意大利国家研究委员会）；Politecnico di Milano（米兰理工大学）
本文在三模集成光子电路上，通过结合理论无关层析成像与单纯形可嵌入性认证，实现了不依赖基础物理理论假设的非经典性认证，为可扩展量子技术提供了稳健证据。
2026-09-17 quant-ph
Parallelizing Quantum-Classical Workloads: Profiling the Impact of Splitting Techniques
本文剖析了IBM量子云上电路并行化和数据并行化两种拆分技术，评估其对VQE和QSVM的影响，发现电路切割提升VQE地态估计约39%，数据并行化结合缩减特征集使QSVM执行时间提升3倍并减少3倍资源使用，误差缓解可进一步提升精度与资源效率。
2023-05-11 quant-ph
Scalable deterministic integration of two quantum dots into an on-chip quantum circuit
具有确定性集成量子发射器的集成量子光子电路（IQPC）是可扩展量子信息应用的关键元件，近年来引起了极大的关注。然而，将它们放大到具有多个确定性集成量子发射器的全功能光子电路以产生光子输入态仍然是一个巨大的挑战。在这项工作中，我们报告的单片原型IQPC由两个预先选定的量子点确定性地集成到纳米束腔在2x2多模干涉分束器的输入端口。片上分束器的分束比接近50/50，集成的量子发射器具有高单光子纯度，能够进行片上HBT实验，描绘了确定性的可扩展性。总的来说，这标志着可扩展和功能齐全的IQPC的基石。
2023-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Hong-Ou-Mandel interference from separate quantum dot emitters in an integrated circuit
可扩展的量子光子技术需要将许多相同的单光子源与芯片上的光子电路进行低损耗集成。相对复杂的量子光子电路已经被证明;然而，迄今为止使用的源依赖于参数下转换。因此，效率和可扩展性本质上受到源的概率性质的限制。基于量子发射体的单光子源没有这种限制，但是在单个电路内的多个发射体的频率匹配仍然是一个挑战。在这项工作中，我们证明了在这方面的一个关键组成部分，在一个完全单片GaAs电路的形式结合两个频率匹配的量子点单光子源互连的低损耗片上分束器通过单模脊波导连接。该设备使我们能够在芯片上进行双光子干涉实验，能见度达到66%，受到发射器相干性的限制。我们的设备可以进一步扩大规模，为增加量子线路的复杂性提供了一条清晰的道路，以实现完全可扩展的集成量子技术。
2023-01-04 cond-mat.mes-hall physics.app-ph quant-ph
Accelerating Photonic Integrated Circuit Design: Traditional, ML and Quantum Methods
本文综述了光子集成电路设计的现状，比较传统仿真、机器学习以及量子算法和量子启发方法在提升设计可扩展性与效率方面的作用与前景。
2025-07-03 physics.app-ph quant-ph
Superconducting Through-Silicon Vias for Quantum Integrated Circuits
我们描述了一种适用于超导量子比特量子处理器的超导硅通孔的微加工工艺。通过倾斜壁通孔几何形状，我们可以使用非共形金属沉积方法，如电子束蒸发和溅射，可靠地沉积高质量的超导薄膜。通过证明在铝的临界温度以下零通孔到通孔电阻来验证通孔超导性。
2017-08-07 physics.app-ph quant-ph
Micromachined integrated quantum circuit containing a superconducting qubit
我们提出了一个设备，展示了光刻图案transmon集成与微机械腔谐振器。我们的双腔，单量子位器件是一个多层微波集成量子线路（MMIQC），包括一个能够执行电路QED（cQED）操作的基本单元。我们使用电场图像和电路模型描述了特定几何结构的量子比特-腔耦合机制，并最终通过模拟获得特定的系统参数。MMIQC的制造包括硅晶片的光刻、蚀刻和金属键合。超导晶片键合是一个关键的能力，这是由微机械存储腔寿命$34.3~\mathrm{μs}$，对应于一个品质因数为2百万在单光子能量证明。transmon相干时间是$T_1=6.4~\mathrm{μs}$和$T_2^{Echo}= 11.7~\mathrm{μs}$。我们以$χ_{qμ}/2π=-1.17~$ MHz的速率测量了量子比特-腔色散耦合，构成了一个相互作用强度为$g/2π=49~$ MHz的Jaynes-Cummings系统。有了这些参数，我们能够证明cQED操作中的强色散制度与容易。最后，我们强调了几个改进和预期的扩展技术复杂的MMIQCs。
2016-11-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Trapped atoms and superradiance on an integrated nanophotonic microring circuit
研究实现了在集成纳米光子微环电路上囚禁多达70个冷原子，利用简并拉曼边带冷却获得近700ms寿命，并观察到原子向回音壁模式的超辐射衰变，为量子应用提供了可扩展途径。
2024-06-21 physics.atom-ph quant-ph
High detection efficiency silicon single-photon detector with a monolithic integrated circuit of active quenching and active reset
硅单光子探测器（SPD）是用于探测可见光波长范围内的单光子的关键器件。光子探测效率（PDE）是硅SPD最重要的参数之一，并且在许多应用中高度要求提高PDE。本文提出了一种用有源猝熄和有源复位单片集成电路（AQAR）提高硅SPD偏微分方程的实用方法。AQAR集成电路是针对高击穿电压（250-450 V）的厚硅单光子雪崩二极管（SPAD）设计的，采用高压0.35- $μ$ m双极CMOS-DMOS工艺制作而成。AQAR集成电路实现了~ 68 V的最大过渡电压，30 ns的猝灭时间和10 ns的复位时间，这可以很容易地通过将过量偏置调节到足够高的水平来将PDE提升到上限。利用AQAR集成电路，我们设计并表征了两个单光子探测器，其SPAD是从商业产品的单光子计数模块（SPCM）上拆卸下来的。与原始SPCM相比，在785 nm处，PDE值分别从68.3%增加到73.7%和69.5%增加到75.1%，暗计数率和后脉冲概率适度增加。我们的方法可以有效地提高性能的实际应用需要硅SPD。
2020-11-19 physics.app-ph physics.ins-det 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
