Autocorrective interferometers for photonic integrated circuits
大量的文献已经表明，有限脉冲响应（FIR）干涉仪可以被设计成在不同物理参数的变化下不敏感，例如，以确保平顶响应和/或对制造误差的容限。在这种情况下，我将展示布洛赫球表示如何成为一个非常强大的设计工具，为宽带50：50分光器或平顶分光器等自动校正设备的工作原理提供卓越的物理见解，因此可以通过简单的分析公式进行设计。最后，我将回顾在VTT的微米级硅光子学平台上实际实现自动校正设计的最新进展。
2022-01-27 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Universal low-depth two-unitary design of programmable photonic circuits
Faculty of Physics, M. V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科国立大学物理系）；Sber Quantum Technology Center（Sber量子技术中心）
本文提出了一种低深度双酉设计的可编程光子电路，通过将非酉矩阵表示为两个酉的和，实现了高效且可分析的矩阵-向量乘法。
2026-01-12 physics.optics quant-ph
Photonic link from single flux quantum circuits to room temperature
研究解决了低温与室温间信号传输的瓶颈，提出新型超导电光调制器（SEOM），实现了无需电放大的RSFQ电路直接光读出，打破Vπ-带宽权衡，达到17 GHz带宽，为大规模超导电路与室温电子设备间高带宽传输提供方案。
2023-11-26 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Local Variance-Based Calibration of Programmable Photonic Interferometer Meshes
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
研究可编程光子干涉仪网格校准问题，提出基于局部方差的自校准方法，利用强度测量和相位扰动确定校准点，在8×8处理器上实验验证，实现哈达玛变换，该方法无需节点隔离等，是实用校准原语。
2026-07-17 physics.optics quant-ph
Integrated Photonic Programmable Random Matrix Generator with Minimal Active Components
本研究针对现有光子随机矩阵生成方案结构复杂、需大量移相器的问题，提出由交错的可编程相位调制层与固定混频算子构成的紧凑光子电路，仅用两个随机相位层即可生成白噪声输出，经硅光子实验验证，为光子信息处理与数据加密提供实用方案。
2025-01-15 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Specification of photonic circuits using Quantum Hardware Description Language
简单的观察，一组量子光输入输出设备的互连可以指定使用结构模式超高速集成电路硬件描述语言（VHDL），我们演示了一个计算机辅助的示意图捕获工作流程建模和模拟多组件光子电路。我们描述了一个算法解析电路的描述，推导出量子运动方程，说明我们的方法使用简单的例子，基于线性和腔非线性光学元件，并展示了计算方法，分层模型简化。
2011-11-14 physics.optics quant-ph
Ultra-low loss photonic circuits in Lithium Niobate On Insulator
绝缘体上铌酸锂（LNOI）光子学有望将铌酸锂的优异非线性特性与高对比度波导可实现的高复杂性相结合。然而，迄今为止，制造挑战已经导致高损耗和侧壁成角度的波导，限制了其适用性。我们报道了具有0.4dB/cm的超低传输损耗和75°侧壁角的LNOI单模波导。我们的研究结果开辟了一条通往高效光子平台的道路，其应用范围从高速电信到量子技术。
2017-08-21 cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph physics.optics
Zero-power calibration of photonic circuits at cryogenic temperatures
超导光子探测技术在量子光子学中的不断成功使低温兼容系统成为完全量子光子集成的基石。在这里，我们提出了一种方法来可逆地微调个别波导结构的光学特性，通过局部改变其几何形状，使用固化氙。从本质上讲，我们不需要额外的片上校准元件，有效地将与可重构元件相关的功耗归零，几乎不会损害光子器件的性能。我们能够在压力控制环境中实现无源电路调谐，局部操纵光波导部分上的包层厚度。我们在低温环境中实现了这一点，通过控制氙气的沉积，并使用升华精确调整其厚度，由片上电阻加热器触发。$π$相移仅在计算长度$L_π$ = 12.3 $\pm$ 0.3 $μm$上发生。这项工作为将紧凑、可重构的光子电路与超导探测器、设备或其他设备集成在一起铺平了道路。
2021-05-11 physics.optics quant-ph
Reconfigurable photonics on a glass chip
集成光子芯片的可重构性在当前线性光学量子计算领域的实验中起着关键作用。我们展示了一个可重构的多端口干涉仪实现为飞秒激光写入集成光子器件。该器件包括一个飞秒激光写入的$4\times 4$多端口干涉仪，配备了12个热光移相器，使其成为一个通用的可编程线性光学电路。我们实现了单套马赫-曾德尔干涉仪$\sim10$ ms的快速开关时间，并定量分析了光路的可重构性。我们相信，我们的研究结果将改善目前状态的量子光学实验利用飞秒激光写入光子电路。
2018-05-12 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Thermally-Reconfigurable Quantum Photonic Circuits at Telecom Wavelength by Femtosecond Laser Micromachining
集成量子光子学在电信波段的重要性在于与为经典通信开发的光网络基础设施接口的可能性。在此框架下，飞秒激光写入集成光子电路，已经评估的量子信息实验在800 nm波长范围内，有很大的潜力。事实上，这些写在玻璃中的电路可以在电信波长处与输入/输出耦合光纤完美地模式匹配，这是未来量子光网络中低损耗处理节点的关键要求。此外，对于一些应用，量子光子器件还需要动态可重构。在这里，我们实验证明了高性能的飞秒激光写入光子电路的量子实验中的电信波段，我们展示了使用的热移位器，也制造了相同的飞秒激光器，以准确地调整它们。国家的最先进的单光子和双光子状态的操纵被证明，与条纹活力大于95%。这为在该技术平台上实现可重构量子光子电路开辟了道路。
2015-12-14 physics.optics quant-ph
Ultrabroadband nonreciprocal transverse energy flow of light in linear passive photonic circuits
利用一种类似于原子系统中相干布居捕获的技术，我们提出了在由三个耦合波导组成的光子电路中创建违反左右对称性的横向光传播的方案。左右能量流对称性破缺的频率窗口跨度超过80 nm。我们提出的系统只使用线性无源光学材料，易于集成在芯片上。
2013-11-01 physics.optics quant-ph
Laser written waveguide photonic quantum circuits
我们报告光子量子线路创建使用超快激光加工技术，是快速的，不需要光刻掩模，可用于创建三维网络的波导器件。我们已经表征了定向耦合器--光子量子线路的关键功能元件--并发现它们的性能与光刻生产的波导器件一样好。我们进一步展示了高性能的干涉仪和一个重要的多光子量子干涉现象的第一次在集成光学。这种直接写入方法将使复杂的量子光学电路及其扩展到三维的快速发展成为可能。
2009-07-02 physics.optics quant-ph
Fault-Tolerant Directional Couplers for State Manipulation in Silicon Photonic-Integrated Circuits
光子集成电路在通信、传感、测距和信息处理等当前和未来的应用中发挥着核心作用。光子量子计算也可能需要集成光学架构来提高稳定性、可扩展性和性能。容错量子计算要求非常精确和鲁棒的量子门。在这项工作中，我们展示了高保真定向耦合器的单量子位门的光子集成波导，利用一种新的方案失谐调制复合段。具体的设计，以减少对波长的变化和现实世界中的波导宽度和深度的几何制造误差的敏感性。实验证明了增强的波长容限。这一概念显示出作为集成量子光学架构的一部分的缩放高保真门的巨大前景。
2022-04-07 physics.optics quant-ph
Aluminum nitride waveguide beam splitters for integrated quantum photonic circuits
我们展示了量子器件集成光子电路使用溅射多晶氮化铝（AlN）绝缘体。制作了量子光子学中最重要的器件之一的片上AlN波导定向耦合器，其输出功率分束比为50：50 ~ 99：1。利用AlN定向耦合器实现了消光比大于10 dB的偏振分束器。利用所制备的AlN波导分束器，我们观察到了可见度为91.7 +（-）5.66%的Hong-Ou-Mandel干涉。
2022-08-02 physics.optics quant-ph
Deterministic photonic quantum computation in a synthetic time dimension
光子学作为量子信息处理的衬底提供了独特的优势，但也带来了基本的可扩展性挑战。非确定性方案强加了大量的资源开销，而确定性方案需要过多的相同量子发射器来实现相当大的量子线路。在这里，我们提出了一个可扩展的结构，光子量子计算机，需要最少的量子资源来实现任何量子线路：一个单一的相干控制的原子。光开关通过调制光子-原子耦合，赋予光子量子态一个合成的时间维度。应用于原子量子比特的量子操作可以通过投影测量传送到光子量子比特上，并且任意的量子线路可以被编译成这些传送操作的序列。这种设计不需要将许多相同的量子发射器集成到光子电路中，并允许光子量子比特之间的有效全对全连接。所提出的设备具有独立于量子线路深度的机器尺寸，不需要单光子探测器，确定性地操作，并且对实验缺陷具有鲁棒性。
2021-01-19 physics.optics quant-ph
Large-scale free-space photonic circuits in two dimensions
本文提出基于三个图案化液晶超表面的二维自由空间光子电路，可在恒定损耗下将单输入耦合至数百个模式并实现大规模酉映射与有限可重构性。
2025-02-19 physics.optics quant-ph
Superconducting cavity electro-optics: a platform for coherent photon conversion between superconducting and photonic circuits
利用超导电路的量子信息处理能力和光量子的远距离分布能力，有望实现复杂的大规模量子网络。在这样的方案中，超导和光子电路之间的相干和有效的量子换能器是至关重要的。然而，这样的量子换能器仍然是具有挑战性的，因为在当前方案中使用中间激发引入了额外的噪声并限制了带宽。在这里，我们实现了直接和相干之间的转换超导和光子电路的基础上的三重共振电光原理，与集成器件将超导和光学腔在同一芯片上。观察到电磁感应透明，表明微波和可见光之间的相干相互作用。内转换效率为25.9 \pm 0.3%，总转换效率为2.05 \pm 0.04%.超导腔电光具有宽的转换带宽和高的可扩展性，是实现集成混合量子线路和分布式量子计算的重要一步。
2018-05-14 physics.optics quant-ph
Heavy tails and pruning in programmable photonic circuits
针对大规模可编程光子电路中噪声损害保真度的问题，研究揭示旋转算子的重尾分布与枢纽移相器，提出通过剪枝冗余旋转构建高保真、高能效通用酉矩阵架构。
2022-08-03 cs.ET physics.optics quant-ph
Quantum Photonic Circuits Integrated with Color Centers in Designer Nanodiamonds
针对金刚石基量子光子器件制备难题，提出一种可确定性组装定制纳米金刚石色心的氮化硅光子电路集成技术，观测到硅空位色心的Purcell增强，为可扩展制造大规模量子光子电路铺路。
2023-10-04 physics.optics quant-ph
Deterministic photon source interfaced with a programmable silicon-nitride integrated circuit
我们开发了一个量子光子平台，该平台将高质量的量子点单光子源和氮化硅制成的低损耗光子集成电路互连。该平台的特点和编程演示各种多光子应用，包括玻色子抑制法和光子纠缠产生。结果表明，一个有前途的技术路线向前扩展的光子量子硬件。
2023-02-13 physics.optics quant-ph
NbTiN superconducting nanowire detectors for visible and telecom wavelengths single photon counting on Si3N4 photonic circuits
我们展示了铌钛氮化物超导纳米线图案化学计量氮化硅波导检测可见光和红外光子。在硅衬底上的绝缘体上使用氮化硅使我们能够同时实现可见光和红外线的光子电路，并将它们与纳米线检测器直接集成在芯片上。通过在该材料平台中实现行波检测器几何形状，我们实现了两种波长范围的高效单光子检测。我们的探测器是集成量子光学器件的理想选择，因为它们在宽带透明波导材料上提供了至关重要的功能。
2013-02-04 physics.optics quant-ph
Quantum noise in large-scale coherent nonlinear photonic circuits
提出了一种研究大规模光路中量子噪声的半经典模拟方法。电路求解器用于生成定义一组随机微分方程的矩阵，其中谐振器场变量表示维格纳准概率分布的随机采样。虽然半经典的方法涉及到大光子数近似，一个和两个谐振器电路的测试表明，令人满意的协议之间的半经典和全量子模拟结果的参数制度的利益。半经典模型被用来模拟一个包含88个谐振器和数百个元件的大规模电路中的随机误差，并作为一个4位纹波计数器。作为通态光子数的函数的错误率进行检查，并且观察到量子波动幅度不会随着信号通过电路传播而增加，这是可扩展性的一个重要属性。
2014-05-27 physics.optics quant-ph
Topologically protected valley-dependent quantum photonic circuits
拓扑光子学已经被引入作为集成光学的强大平台，因为它可以处理鲁棒的光传输，并进一步扩展到量子世界。引人注目的是，拓扑光子结构中的谷对比物理有助于谷相关的边缘状态，它们的单向耦合，甚至拓扑结中的谷相关波分。在这里，我们设计和制造的纳米光子拓扑鱼叉形分束器（HSBS）的基础上$120$ -deg-bending接口和演示的第一个芯片上谷依赖的量子信息过程。利用我们的50/50 HSBS实现了双光子量子干涉，即HongOu-Mandel（HOM）干涉，该干涉具有高的$0.956 \pm 0.006$可见度。级联这种HSBS，我们还演示了一个简单的量子光子电路和路径纠缠态的产生。我们的工作表明，光子谷态可用于量子信息处理，利用谷态相关的光子拓扑绝缘体实现更复杂的量子线路是可能的，这为片上量子信息处理提供了一种新的方法。
2021-03-11 physics.optics quant-ph
Quantum interference in heterogeneous superconducting-photonic circuits on a silicon chip
量子信息处理为有效地通信和计算数据提供了巨大的希望。然而，将当前的光子实现方法扩展到更大的系统尺寸仍然是实现破坏性量子技术的一个突出挑战。量子信息处理器的两个主要组成部分是量子干涉和单光子探测器。在这里，我们开发了一个混合超导光子电路系统，以显示这些元素可以在硅芯片上以可扩展的方式组合。我们证明了这种方法的适用性集成量子光学干涉和检测光子对直接在芯片上波导耦合单光子探测器。使用氮化硅纳米光子波导实现的定向耦合器，我们观察到97%的干涉可见度时，测量光子统计与两个单片集成的超导单光子探测器。光子电路和探测器的制造工艺与标准的半导体薄膜技术兼容，使得在硅芯片上实现更复杂和更大规模的量子光子电路成为可能。
2015-11-22 cond-mat.supr-con physics.optics quant-ph
Transformation of quantum photonic circuit models by term rewriting
复杂光子电路的合成和验证的实用方法的发展对量子工程的新生领域提出了巨大的挑战。当然，经典的电气工程提供了必要的基础，并用于说明自动化电路设计可以达到的复杂程度。在本文中，我们探讨了实用的长期重写方法的量子线路模型的转换，特别是应用重写规则的减少/验证和鲁棒性分析的光子电路的自主量子纠错。我们概述了量子光子电路分析的工作流程，该工作流程利用Modelica框架进行多域物理建模，该框架与先前描述的基于VHSIC硬件描述语言（VHDL）的方法并行。
2012-06-06 quant-ph
Large-scale quantum-dot-lithium-niobate hybrid integrated photonic circuits enabling on-chip quantum networking
提出一种将量子点单光子源与低损耗铌酸锂电路大规模集成的混合光子架构，利用薄膜铌酸锂压电特性实现片上光谱调谐，成功演示了空间分离单光子源间的量子干涉，为可扩展片上量子网络奠定基础。
2025-03-31 physics.optics quant-ph
Universal Unitary Photonic Circuits by Interlacing Discrete Fractional Fourier Transform and Phase Modulation
提出一种将酉矩阵分解为交错离散分数傅里叶变换与对角相移的通用光子架构，仅用 $N+1$ 个相位层表示任意酉算子，并给出梯度优化与集成光路实现方案。
2023-07-14 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
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
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
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
Emergence of biased errors in imperfect photonic circuits
我们研究了集成光子电路中实验缺陷的影响。我们讨论了路径编码中出现的适度偏置误差，并研究了它与光路性质的相关性。我们的分析连接并深化了以前在这个方向上的研究，揭示了高精度测试和机器学习光学实现的潜在问题。
2021-06-12 quant-ph
Telecom wavelength quantum dots interfaced with silicon-nitride circuits via photonic wire bonding
本研究利用3D激光写入的光子线键合，将电信波长量子点光源与硅氮化物光子电路集成，实现单光子高效传输，为多平台量子光子电路扩展奠定基础。
2024-11-08 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
Low-depth, compact and error-tolerant photonic matrix-vector multiplication beyond the unitary group
提出一种新型光子电路架构，利用紧凑低深度分束器网络实现非酉传输矩阵，在降低电路深度的同时大幅提升对硬件错误的容忍度。
2024-08-31 physics.optics quant-ph
Waveguide photon-number-resolving detectors for quantum photonic integrated circuits
量子光子集成电路是利用光子进行可扩展量子处理的一种很有前途的方法。基于超导纳米线的波导单光子探测器（WSPD）最近已被证明与单光子源兼容，用于单片集成。虽然标准WSPD提供单光子灵敏度，但更复杂的超导纳米线结构可以配置为具有光子数分辨能力。在这项工作中，我们提出了波导光子数分辨探测器（WPNRD）的GaAs/Al 0.75 Ga 0.25 As脊波导的基础上的串联的纳米线。0-4个光子的检测已经用具有单个电读出的四线WPNRD证明。在1310 nm处，TE偏振的器件量子效率约为24%.
2013-08-21 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
A heterogeneous III-V/silicon integration platform for on-chip quantum photonic circuits with single quantum dot devices
光子集成是光子量子科学的一项使能技术，提供比传统体光学更大的可扩展性、稳定性和功能性。在这里，我们描述了一个可扩展的，异构的III-V/硅集成平台，以生产硅$_3$ N $_4$光子电路，将GaAs基纳米光子器件含有自组装的InAs/GaAs量子点。我们证明了纯单光子发射从GaAs波导和腔中的单个量子点-其中观察到自发发射率的强控制-直接发射到Si $_3$ N $_4$波导中，通过倏逝波耦合效率> 90%。迄今为止，InAs/GaAs量子点构成了最有前途的固态触发单光子源，提供明亮、纯净且难以区分的发射，并且可以通过电学和光学控制。Si $_3$ N $_4$波导提供低损耗传播、可定制的色散和高克尔非线性，这对于线性和非线性光信号处理到量子水平是理想的。我们将这两者结合在一个集成平台中，这将使一类新的可扩展，高效和通用的集成量子光子器件成为可能。
2016-11-23 physics.optics quant-ph
Effect of unbalanced and common losses in quantum photonic integrated circuits
由于材料的吸收、缺陷引起的散射和表面粗糙度等原因，光学系统的损耗是不可避免的。在量子光路中，损耗不仅会降低信号强度，而且会影响量子运算的性能。本文将损耗分为非平衡线性损耗和共享公共损耗，详细分析了损耗对集成线性光量子门的影响。结果表明，损耗破坏了本征模的正交性和耦合波导模的幺正相位关系。结果，单量子位和双量子位操作的保真度显著降低，因为共享损耗变得与耦合强度相当。这些结果对大规模光子集成量子信息过程的研究具有重要意义。
2017-05-30 physics.optics 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
Microwave photonics with superconducting quantum circuits
在过去的20年里，超导量子线路在实验和理论上都取得了令人瞩目的进展，它为操纵微波光子提供了一个平台。微波光子学和量子信息处理中的许多新现象推动了超导量子微波电路这一新兴领域的发展。例如，超导量子线路与单个微波光子之间的相互作用可以达到强耦合、超强耦合甚至深强耦合。许多高阶效应，不寻常的和不太熟悉的传统腔量子电动力学与自然原子，已被实验观察到，例如，巨克尔效应、多光子过程和单原子引起的微波光子双稳态。这些发展可能会导致更好地理解量子力学的反直觉性质，并加快从微波光子学到超导量子信息处理的应用。本文综述了超导量子线路在微波光子学中的实验和理论进展。我们希望这次全球审查能够为这个快速发展的领域提供有用的路线图。
2017-10-19 cond-mat.mes-hall physics.optics 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
Fully passive monolithic silicon quantum photonic circuit for entangled photon-pair generation
Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies, Université Paris-Saclay, CNRS（巴黎萨克雷大学国家科学研究中心纳米科学和纳米技术研究中心）；Université Côte d’Azur, CNRS, Institut de Physique de Nice (INPHYNI)（蔚蓝海岸大学法国国家科学研究中心尼斯物理研究所）；CEA-LETI-Minatec（法国原子能和替代能源委员会技术、电子与信息技术实验室）
本研究展示了一种无需主动调谐的全集成硅基量子光子对源，通过微环谐振器、布拉格滤波器和模态插分复用滤波器实现高量子性能，解决了硅基量子光子电路扩展中的关键瓶颈。
2026-09-28 physics.optics 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
Direct characterization of a nonlinear photonic circuit's wave function with laser light
集成光子学是量子技术的领先平台，包括非经典态生成\cite{Vergyris:2016-35975:SRP, Solntsev:2014-31007:PRX, Silverstone:2014-104:NPHOT, Solntsev:2016:RPH}、量子计算复杂性演示\cite{Lamitral_NJP2016}和安全量子通信\cite{Zhang:2014-130501:PRL}。随着光子电路复杂性的增加，全量子层析成像变得不切实际，因此，一种有效的表征方法\cite{Lobino:2008-563:SCI, Rahimi-Keshari:2011-13006:NJP}是必不可少的。在这里，我们提出并证明了一个快速，可靠的方法重建的双光子态产生的任意二次非线性光学电路。通过建立一个严格的对应关系所产生的量子态和经典的和频产生测量从激光，我们克服了以前的方法的限制，有损耗的多模器件\cite{Liscidini:2013-193602:PRL, Helt:2015-1460:OL}。我们将该协议应用于多通道非线性波导网络，并测量了经典和量子表征之间的99.28 $\pm$ 0.31\%保真度。这种技术可以快速精确地评估非线性量子光子网络，这是迈向复杂的大规模设备生产的关键一步。
2017-03-07 physics.optics quant-ph
Reconfigurable quantum photonic circuits based on quantum dots
本研究提出利用量子点作为可重构移相器，通过数值模型验证其在高保真度（如0.9998）和可扩展性方面的潜力，为低温兼容、低损耗的量子光子电路奠定基础。
2023-12-16 physics.optics 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
Maximally efficient biphoton generation by single photon decay in nonlinear quantum photonic circuits
本文提出非微扰形式理论与具体方案，将临界耦合概念推广到量子化光子模式非线性耦合，证明单光子参量衰变生成双光子态的效率在低吸收损耗下可趋近于1。
2023-09-16 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
Calibration and High Fidelity Measurement of a Quantum Photonic Chip
集成量子光子电路正变得越来越复杂。器件参数的精确校准和制备的量子态的详细表征对于未来的进展至关重要。在这里，我们报告了一个有效的实验校准方法的基础上贝叶斯更新和马尔可夫链蒙特卡罗积分。我们使用这种校准技术来表征两个量子位芯片，并提取其定向耦合器的反射率。对四个Bell态的平均量子态层析成像保真度为93.79+/-1.05%。此外，将测量的密度矩阵与使用从校准导出的非理想器件参数的模型进行比较，我们实现了97.57+/-0.96%的平均保真度。这指出芯片参数的非理想性是贝尔态保真度下降的主要因素。我们还进行了量子态层析贝尔态，而连续变化的光子可分辨性，并找到与理论非常吻合。
2013-06-07 quant-ph
Photonic circuits for generating modal, spectral, and polarization entanglement
我们考虑利用Ti：LiNbO $_{3}$扩散通道波导的光子电路的设计，用于产生具有模式、光谱和偏振纠缠的各种组合的光子。在双模波导中，通过自发光参量下转换（SPDC）产生下转换光子对。我们研究了一类光子电路，包括：1）一个非线性周期性极化的双模波导结构，2）一组单模和双模波导为基础的耦合器，以这样一种方式，他们适当地分离的三个光子，包括SPDC过程，以及，对于某些应用程序，3）全息布拉格光栅，作为一个二向色反射器。第一个电路在两个单独的单模波导中产生频率简并下转换光子，每个光子具有偶空间奇偶性。改变元件的参数允许这个相同的电路产生两个在频率上纠缠或同时在频率和偏振上纠缠的非简并下转换光子。第二个光子电路被设计成通过基于光子的频率区分光子来产生模式纠缠。该电路的修改版本可以用于产生在模式数和偏振方面双重纠缠的光子。第三个光子电路被设计为通过将模式、光谱和偏振纠缠转换为路径纠缠来管理色散。
2010-09-22 quant-ph
Photonic Quantum Circuits with Time Delays
我们研究了由量子信道耦合的节点组成的光子量子线路的动力学。我们感兴趣的制度，在节点之间的通信时间延迟是显着的。这包括量子反馈的问题，其中量子信号在具有时间延迟的系统上被反馈。我们发展了一种矩阵乘积态方法来求解具有时间延迟的量子随机薛定谔方程，该方法有效地解释了波导中节点与发射光子流的纠缠，从而解释了动力学的非马尔可夫特性。我们用两个典型的量子光学例子来说明这种方法：两个相干驱动的远距离原子耦合到光子波导的时间延迟，和一个驱动的原子耦合到自己的输出场的时间延迟作为一个例子的量子反馈问题。
2015-10-15 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Frequency control of single quantum emitters in integrated photonic circuits
生成量子比特的纠缠图态需要高的纠缠率，并且需要有效地检测来自单独量子比特的多个不可区分的光子。将基于缺陷的量子位集成到光子器件中导致增强的光子收集效率，然而，通常以降低的缺陷发射能量均匀性为代价。在这里，我们证明了在集成器件中的缺陷均匀性的减少可以部分抵消电场调谐。使用光子器件耦合注入氮空位（NV）中心在一个金刚石平台上的GaP，我们展示了大的场依赖性的调谐范围和部分稳定的缺陷发射能量。这些结果解决了芯片级纠缠产生的一些挑战。
2018-02-23 cond-mat.mes-hall physics.app-ph 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
