Phase-Programmable Gaussian Boson Sampling Using Stimulated Squeezed Light
量子计算加速解决某些问题的诱人前景得到了最近高保真53量子位超导处理器1和高斯玻色子采样(GBS)的实验证据的有力支持,其中检测到的光子多达76个。类似于不断反驳局域隐变量理论的日益复杂的贝尔测试,量子计算优势测试有望提供越来越令人信服的实验证据来反驳扩展的丘奇-图灵命题。在这个方向上,升级的量子硬件和改进的经典模拟之间的持续竞争是必要的。在这里,我们报告了一个新的GBS实验,产生多达113个检测事件的144模式的光子电路。我们开发了一种新的高亮度和可扩展的量子光源,探索了受激压缩光子的想法,同时具有接近统一的纯度和效率。该GBS是可编程的,通过调整输入压缩态的相位。我们展示了一种新的方法来有效地验证样本的计算友好的子系统,排除了假设,包括可区分的光子和热状态的推断。我们表明,我们的嘈杂GBS实验通过非经典性测试使用不等式,我们揭示了非平凡的真正的高阶相关性的GBS样本,这是对可能的经典模拟方案的鲁棒性的证据。光子量子计算机九章2.0产生的希尔伯特空间维数高达$10^{43}$,采样率$10^{24}$比在超级计算机上使用蛮力模拟更快。
2021-07-05 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
A Large-Scale Reconfigurable Multiplexed Quantum Photonic Network
本文提出一种可编程8x8维多端口电路,利用多模光纤实现两个局域多用户网络间纠缠的可重构复用路由与隐形传态,展示了大规模全球量子网络的潜力。
2025-01-27 physics.optics quant-ph
Multiplexed Processing of Quantum Information Across an Ultra-wide Optical Bandwidth
本文提出频率复用量子信道概念,利用宽带压缩光、光谱操控和参量零差探测并行处理量子信息,并在23个光谱信道上演示复用CV-QKD,有望将量子协议吞吐量提升数个数量级。
2024-11-20 physics.optics quant-ph
One-hundred step measurement-based quantum computation multiplexed in the time domain with 25 MHz clock frequency
在量子计算的各种方法中,基于测量的量子计算(MBQC)在时域中复用是目前解决可扩展性需求的一种有前途的方法。MBQC需要两个组件:集群状态和可编程测量。通过时域复用,前者已经在超大规模上实现。然而,后者仍未实现,使得大规模集群状态未被使用。在这项工作中,我们做了这样一个测量系统,并用它来演示基本的量子操作复用在时域与25 MHz的时钟频率。我们验证的输入状态和它们的非经典性的单步量子操作的转换,也观察到多步量子操作多达一百步。
2020-06-20 quant-ph
Multiplexed control of spin quantum memories in a photonic circuit
本文提出集成多个金刚石色心自旋的可编程低温光子平台,通过磁场梯度选择性寻址和优化微波脉冲整形实现多自旋量子存储器的复用控制。
2023-04-21 quant-ph
Quantum illumination with multiplexed photodetection
在使用同时和最佳测量的方案中,使用光的量子态进行物体检测的优势通常会得到强调。在这里,我们描述了一个理论上但实验上可实现的量子照明方案的基础上,非同时和非最佳的测量,可以保持这一优势。特别地,我们研究了多重点击预示的双模压缩真空态作为量子照明过程中的探测信号。与多点击预示相关联的条件信号强度的增加大于来自单个检测器预示信号的条件信号强度的增加。我们的研究结果表明,有损耗的外部条件下,目标对象的存在,可以揭示使用多点击测量较早。我们通过基于蒙特卡罗模拟的连续拍摄测量来证明这一点。
2022-09-22 quant-ph
Massively-multiplexed generation of Bell-type entanglement using a quantum memory
混合光子-物质纠缠的高速率生成仍然是量子网络架构的基本构建块,从而实现诸如量子安全通信或量子分布式计算之类的协议。虽然已经做出了巨大的努力来克服限制当前系统的效率和相干时间的技术约束,但是重要的补充方法是采用并行和多路复用架构。在这里,我们遵循这种方法,实验证明了在超过500种模式中产生二分偏振纠缠光子态,其中第二个光子的可编程延迟由波矢复用冷原子量子存储器中的量子位存储实现。我们证明Clauser,Horne,Shimony,Holt不等式违反超过3个标准差,持续至少45 μs的存储时间为一半的模式。在偏振和波矢量自由度之间形成混合纠缠的能力不仅提供了复用能力,而且还为新协议带来了前景。
2021-03-15 quant-ph
Emulation of Coherent Absorption of Quantum Light in a Programmable Linear Photonic Circuit
本文在可编程线性光子芯片上通过辅助模式引入损耗,模拟量子光的相干吸收,并以单光子和双光子NOON态验证相位可调吸收、非经典干涉及超散粒噪声相位灵敏度。
2025-10-20 physics.optics quant-ph
40 km Fiber Transmission of Squeezed Light Measured with a Real Local Oscillator
我们演示了产生,40公里的光纤传输,和零差检测的单模压缩状态的光在1550 nm使用实时相位控制的本地产生的本地振荡器,通常被称为“真正的本地振荡器”或“本地振荡器”。该系统能够稳定地测量高达约3.7 dB的噪声抑制,相位噪声不确定性约为2.5 $^\circ$,仅使用标准的电信兼容元件和现场可编程门阵列(FPGA)。所实现的方案的紧凑性、低复杂度和有效性使其成为未来光子量子网络中长距离量子通信的相关候选方案。
2022-01-25 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Wafer-Scale Squeezed-Light Chips
该研究在CMOS兼容的氮化硅光子集成电路上实现了晶圆级双模压缩真空态的制造与表征,通过集成超低损耗微环谐振器等器件,在4英寸晶圆上实现了2.9-3.1 dB均匀的压缩光产生,为大规模连续变量量子处理和传感奠定基础。
2025-09-12 physics.optics quant-ph
Quantum circuits with many photons on a programmable nanophotonic chip
对用于实际应用的量子计算的日益增长的兴趣已经导致用于执行量子算法的可编程机器的可用性激增。目前的光子量子计算机要么局限于非确定性操作,低光子数和速率,或固定的随机门序列。在这里,我们介绍了一个全栈硬件软件系统,用于执行多光子量子线路使用集成纳米光子:可编程芯片,在室温下运行,并与全自动控制系统接口。它使远程用户能够执行量子算法,需要多达八种模式的强压缩真空初始化为单时间模式的双模压缩态,一个完全通用和可编程的四模式干涉仪,以及所有输出上的真正光子数解析读出。强压缩和高采样率使得光子数和速率超过任何先前在可编程器件上的量子光学演示的多光子探测事件成为可能。我们验证了设备输出的非经典性,并使用该平台进行了三种量子算法的原理验证:高斯玻色子采样,分子振动光谱和图形相似性。
2021-03-03 quant-ph
Programmable Quantum Linear Interference with Pulse Shaping of Quantum Light
提出无需光学非线性效应的频分复用光子量子态干涉新方法,通过频域HOM干涉实验演示可编程量子干涉,为可扩展光子量子计算架构提供新路径。
2024-10-10 quant-ph
Programmable interferometer: an application in quantum channels
提出一种可编程光子电路,利用光子空间自由度和偏振辅助量子比特,通过调节干涉参数模拟多种量子信道,推进量子模拟与计算应用。
2025-04-28 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Improvement of entanglement generation rate in frequency-multiplexed quantum repeaters using cavity-enhanced SPDC source
Yokohama National University(横滨国立大学);LQUOM Inc.(LQUOM公司)
本文研究了基于cSPDC的频率复用量子中继器,通过推导频率复用光子的量子态表达式,计算了单光子干涉方案中纠缠生成的 heralding 概率和保真度,证明了在100模式复用下,25公里距离的 heralding 概率可提高至98%。
2026-04-01 quant-ph
Scalable architecture for measurement induced squeezed light interferometers
Niels Bohr Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所);Technical University of Denmark(丹麦技术大学)
本文提出了一种测量诱导的多模压缩光干涉仪架构,通过可编程相干测量实现可扩展的干涉测量,突破传统光学损耗限制,为大规模量子计算和通信提供新途径。
2025-12-19 quant-ph
Variational spin-squeezing algorithms on programmable quantum sensors
光镊中捕获的原子阵列结合了可编程模拟量子模拟器和原子量子传感器的特征。在这里,我们提出了变分量子算法,专为镊子阵列作为可编程量子传感器,能够产生纠缠态的精确计量的需求。该方案旨在通过在量子设备本身的反馈回路中对其进行优化来产生纠缠增强,从而在给定可用量子资源的情况下制备最佳纠缠态。我们应用我们的想法在Sr原子钳阵列上产生自旋压缩态,其中通过Rydberg修整产生有限程相互作用。我们的量子线路的实验变分优化的复杂性预计将与系统尺寸有利地缩放。我们数值上表明,我们的方法是强大的噪音,并超越已知的协议。
2019-08-22 physics.atom-ph quant-ph
Multiplexed Control at Scale for Electrode Arrays in Trapped-Ion Quantum Processors
针对QCCD离子阱量子处理器电极控制中电子资源与布线复杂度过高的问题,提出用单个高速DAC生成时分复用信号替代专用DAC,以10,000电极仅需13个FPGA和104个高速DAC,大幅降低资源需求并完成概念验证。
2025-07-09 quant-ph
A Chip-scale Space-time Multiplexed Gaussian Boson Sampling Processor Beyond 10,000 Photons
Shanghai Jiao Tong University(上海交通大学);TuringQ Co., Ltd.(图灵量子有限公司)
本文报道了首个芯片级时空复用高斯玻色采样系统,在薄膜铌酸锂芯片上集成高速调制与延迟线,实现超万光子检测,并展示了其在世界模型预测中的优势。
2026-09-11 quant-ph
Dynamically Reconfigurable Sources for Arbitrary Gaussian States in Integrated Photonics Circuits
我们提出了一种用于任意高斯光状态的集成可编程多模光源的模块化设计。该技术是基于当前的技术,特别是最近的演示片上光子操纵和高度压缩的真空状态在半导体的产生。虽然设计是通用的和独立的集成平台的选择,我们采用最近的实验结果化合物半导体作为一个示范性的例子。这样的设备将作为从成像到通信和信息处理的许多量子协议的来源。
2018-07-20 physics.optics quant-ph
Pulse-resolved post-generation phase control of squeezed light at 93 MHz with a bulk lithium-niobate modulator
Università degli Studi di Milano(米兰大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Milano(意大利国家核物理研究所米兰分部);Istituto di Fotonica e Nanotecnologie - CNR(光子与纳米技术研究所-意大利国家研究委员会)
本研究利用低损耗体铌酸锂电光调制器,在93 MHz重复率下实现压缩真空态逐脉冲相位控制,验证了产生后量子态相位操控的可行性。
2026-10-05 quant-ph
Two-mode squeezing over deployed fiber coexisting with conventional communications
本文首次在已部署光纤上实现与经典通信信号共存的分布式双模压缩,通过频率复用和触发零差探测验证了无需专用暗光纤的连续变量量子资源分发。
2023-07-12 quant-ph
Time-Domain Universal Linear-Optical Operations for Universal Quantum Information Processing
本文提出一种可扩展的双环光路,在时域中实现了通用可编程的三模线性光学操作,并通过九种三模操作验证了其确定性与纠缠特性,为大规模通用光学量子信息处理铺平了道路。
2023-07-31 physics.optics quant-ph
Perfect continuous-variable quantum microcombs
本研究通过优化微谐振器和泵浦条件,实现了具有14个独立双模压缩态的高性能连续变量量子微梳,展示了在0.7 THz带宽内超过4 dB的压缩性能。
2025-12-09 physics.optics quant-ph
Photonic Discrete-time Quantum Walks and Applications
我们提出了一个审查的光子实现的离散时间量子行走(DTQW)在空间和时间域,分别基于空间和时间复用技术。此外,我们提出了一个详细的新方案的光子DTQW,使用单光子的横向空间模式和可编程空间光调制器(SLM)来操纵它们。与所有先前的模式复用实现不同,该方案能够模拟步行者的任意步骤,原则上仅受SLM分辨率的限制。我们讨论了当前的应用程序,这种光子DTQW架构的拓扑效应的量子模拟和使用基于双光子混合纠缠的非本地硬币操作。
2019-12-18 quant-ph
Programmable Cavity Squeezing for Distributed Sensing in a Tweezer Array
Istituto Nazionale di Ottica, Consiglio Nazionale delle Ricerche (INO-CNR)(意大利国家光学研究所);European Laboratory for Nonlinear Spectroscopy (LENS)(欧洲非线性光谱学实验室);University of Firenze(佛罗伦萨大学)
该研究提出利用腔中光镊阵列构建可编程腔压缩方案,实现分布式传感的纠缠调控,可将差分Ramsey干涉测量的相位不确定性降至标准量子极限以下,为分布式传感提供可扩展的纠缠构建途径。
2026-08-28 cond-mat.quant-gas quant-ph
Robust quantum computational advantage with programmable 3050-photon Gaussian boson sampling
针对光子基量子计算优越性实验中的光子损耗挑战,研究团队通过可编程光子量子处理器“九章4.0”实现3050光子高斯玻色取样,其结果远超经典模拟算法,建立了量子计算优越性新前沿。
2025-08-24 quant-ph
Generation of continuous-variable cluster states of cylindrically polarized modes
团簇态是单向量子计算协议的重要组成部分。我们提出了两个方案,从正交压缩圆柱偏振模产生可寻址的连续变量团簇态。通过包括除了横向空间自由度之外的偏振,可以创建基本簇状态,其中四个簇节点在一个傍轴矢量光束内共同传播。这种方法是从根本上兼容现有的时间复用方案,已被用来创建最大的集群状态。我们实现了一个原理验证实验的建议方案之一,并验证其可行性,通过测量集群状态的不同节点之间的量子相关性。
2017-09-26 quant-ph
Realizing spin squeezing with Rydberg interactions in a programmable optical clock
本文在可编程中性原子光学钟中利用 Rydberg 相互作用实现自旋压缩,获得近 4 dB 计量增益,并验证优于标准量子极限的频率稳定度。
2023-07-24 cond-mat.quant-gas physics.atom-ph quant-ph
Photonic quantum computing on thin-film lithium niobate: Part I Design of an efficient heralded single photon source co-integrated with superconducting detectors
本文在薄膜铌酸锂平台上提出一种与超导纳米线探测器共集成的预示单光子源设计,利用PPLN波导和光栅耦合器实现高效集成,可服务于融合量子计算和压缩光应用。
2023-11-15 quant-ph
Quantum-Computing Architecture based on Large-Scale Multi-Dimensional Continuous-Variable Cluster States in a Scalable Photonic Platform
量子计算是一种颠覆性范式,人们普遍认为它能够解决经典的棘手问题。然而,通往全尺寸量子计算机的道路受到与平台的可扩展性,量子位的连接性以及各种组件所需保真度相关的巨大挑战的阻碍。单向量子计算是一种有吸引力的方法,它将负担从高保真度量子门和量子存储器转移到产生高质量的纠缠资源态和高保真度测量。团簇态是单向量子计算的一个重要组成部分,一个紧凑、便携、可大规模生产的大规模团簇态平台对于单向量子计算的广泛部署至关重要。在这里,我们桥接两个不同的领域-克尔微梳和连续变量(CV)量子信息-制定一个单向量子计算架构的基础上可编程的大规模CV集群状态。该体系结构可以容纳数百个同时可寻址的纠缠光模复用在频域和无限数量的顺序可寻址的纠缠光模在时域。一维,二维和三维CV团簇状态可以确定性地产生。我们注意到,至少三维的集群状态需要容错的单向量子计算与已知的纠错策略。这种架构可以很容易地用硅光子学实现,为大规模的量子计算开辟了一条有前途的途径。
2019-09-21 cond-mat.quant-gas physics.optics quant-ph
Experimental memory control in continuous variable optical quantum reservoir computing
本文提出基于多模压缩态的连续变量光学量子储备池计算平台,通过频谱、时间与空间复用及电光反馈实现可控记忆,实验验证其在奇偶校验和混沌预测任务中的性能,显著提升表达能力和记忆容量。
2025-11-05 quant-ph
Scalable Optical Quantum State Synthesizer with Dual-Mode Resonator Memory
本研究提出了一种可扩展的光学量子态合成器,利用双模式谐振器存储器实现非高斯态的高效生成,为容错光学量子计算提供了关键路径。
2025-08-18 quant-ph