Room temperature spontaneous emission enhancement from quantum dots in photonic crystal slab cavities in the telecommunications C-band
我们报告的控制自发发射动力学从InAsP自组装量子点发射的电信C波段和弱耦合的模式的双异质结构腔蚀刻在一个悬浮的InP膜在室温下。腔模的品质因数为44 × 10 ^3,超低模体积为1.2 λ/n)^3,在300 K时自发发射率提高了2.8倍。
2009-03-25 physics.optics quant-ph
Room-temperature solid state quantum emitters in the telecom range
按需单光子发射器(SPE)在包括量子计算、量子模拟、量子精密测量和量子通信在内的广泛量子技术中发挥着关键作用。在量子网络和量子密钥分发协议中,其中光子被用作飞行量子比特,由于减少的光纤损耗,电信波长操作是优选的。然而,尽管开发各种触发SPE平台的巨大努力,在室温和电信波长下工作的触发SPE的鲁棒源仍然缺失。在这里,我们报告了一个触发,光学稳定,室温固态SPE电信波长工作。发射器具有高光子纯度(约5%的多光子事件)和创纪录的高亮度约1.5 MHz。该发射归因于氮化镓(GAN)晶体中的局部缺陷。嵌入在技术成熟的半导体中的高性能SPE对于片上量子模拟器和实用的量子通信技术具有重要的应用前景。
2017-08-02 cs.ET physics.app-ph quant-ph
Coherent control of nitrogen-vacancy center spins in silicon carbide at room temperature
具有可操纵自旋量子比特和远程通信荧光的固态色心是量子通信和分布式量子计算的理想平台。在这项工作中,我们相干控制的氮空位(NV)在碳化硅中心自旋在室温下,其中检测到的电信波长的发射。我们通过优化注入条件将NV浓度提高了六倍。因此,在室温下实现了NV中心自旋的相干控制,并且相干时间T2可以达到约17.1 μs。此外,单NV中心的荧光性质的研究表明,它们是室温光稳定的电信范围内的单光子源。利用技术成熟的材料,实验表明,碳化硅中的NV中心是大规模集成量子光子学和长距离量子网络的有前途的平台。
2020-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Near-Infrared and Telecommunication-Wavelength Photon-Pair Source in Optical Fiber
University of Illinois Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Illinois Quantum Information Science & Technology Center (IQUIST)(伊利诺伊量子信息与科技中心);Cornell University(康奈尔大学)
基于光纤实现的光子对源,可在电信和近红外波长产生高非简并配对光子,适用于量子网络应用。
2026-02-16 physics.optics quant-ph
Negative Wigner function at telecommunication wavelength from homodyne detection
具有负值的维格纳函数的光的量子态代表量子通信和量子信息处理中的关键资源。在这里,我们提出了在1550 nm的电信波长的产生这样的状态。这种状态是通过从弱压缩真空态中减去光子而产生的,并通过单光子计数器的“点击”来预示。平衡零差探测被应用于重建维格纳函数,也产生状态的光子数分布。预告光子被上变频到532 nm,以允许使用室温(硅)雪崩光电二极管。维格纳函数在相空间的原点处读取W(0,0)=-0.063 +/- 0.004,这证明具有大于15个标准偏差的负性。
2017-03-08 quant-ph
A Universal Telecom-Band Quantum Memory Enabled by Cross-Phase Modulation
Università degli Studi di Pavia(帕维亚大学)
本文展示了一种基于主动开关双萨格纳克腔的全光纤量子缓冲器,在室温下实现0.46 dB超低损耗、超过18微秒存储时间及12.5 THz带宽,并支持时间、频率和偏振三种自由度的高保真存储,为全球光子量子网络部署扫清障碍。
2026-11-13 quant-ph
Semiconductor ridge microcavity source of quantum light at room temperature
我们在实验上展示了一个集成的半导体脊微腔源的反向传播的孪生光子在室温下在电信范围内。基于反向传播相位匹配的参量下转换,泵浦光产生的光子对效率约为10^(-11),对于1 mm长的样品,谱线宽度为0.3nm。通过双光子干涉实验测量了这对光子的不可分辨性,可见度为85%。这项工作开辟了一条通往新的导波半导体量子器件的道路。
2009-10-31 quant-ph
Room temperature single-photon detectors for high bit rate quantum key distribution
报道了用于高比特率量子密钥分发(QKD)的通信波长单光子探测器的室温工作。室温操作是使用集成了电子的自差分技术,提高雪崩鉴别灵敏度的基础上InGaAs雪崩光电二极管。尽管使用室温探测器,我们证明了量子密钥分配与记录的安全比特率在一系列的光纤长度(例如1.26 Mbit/s超过50公里)。此外,我们的研究结果表明,在室温下操作的检测器增加了短距离的安全比特率。
2014-02-10 quant-ph
All-Dielectric Resonant Cavity Electro-Optic Transduction Between Microwave and Telecom
University of Pittsburgh(匹兹堡大学)
基于全电介质共振腔实现微波与电信波光电转换,具备高效率和低噪声的特性,适用于高精度微波场传感和量子转换
2026-01-19 quant-ph
Single-photon generation from a neodymium ion in optical fiber at room temperature
本文实验演示了室温下利用锥形光纤中单个钕离子实现单光子产生,为低成本、波长可选的单光子源和光子量子应用提供了新平台。
2024-02-23 quant-ph
Proposal for room-temperature quantum repeaters with nitrogen-vacancy centers and optomechanics
本研究提出基于氮空位中心与光力学的室温量子中继器架构,结合非低温自旋光子界面与光力学技术,实现远程纠缠的建立、存储、拓展及高保真读出,证实室温固态长距离量子网络具备技术可行性。
2023-08-22 quant-ph
Proposal for room-temperature quantum repeaters with nitrogen-vacancy centers and optomechanics
我们提出了一个量子中继器架构,可以在环境条件下工作。我们的建议建立在最近的进展对非低温自旋光子接口的基础上氮空位中心,即使在室温下也具有出色的自旋相干时间,和光学力学,这使得可以避免声子相关的退相干,也允许发射的光子在电信波段。我们应用光子数分解方法来量化两个远程电子自旋之间建立纠缠的保真度和效率。我们描述了如何纠缠可以存储在核自旋,并通过涉及电子和核自旋的准确定性纠缠交换操作扩展到长距离。此外,我们提出了计划,以实现高保真度读出的自旋状态在室温下使用的自旋光力学接口。我们的工作表明,由室温下运行的固态组件制成的长距离量子网络是当前技术能力所能达到的。
2022-03-29 quant-ph
Quantum Emitters at Telecommunication Wavelengths based on Carbon Defects in Transition Metal Dichalcogenides
Technical University of Munich(慕尼黑工业大学);Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心);Mahidol University(马希托大学)
本研究通过利用过渡金属二硫化物双层的间接带隙和点缺陷掺杂,克服了室温下量子发射体的光致发光淬灭问题,展示了碳掺杂的TMD双层作为电信波长量子发射体的潜力。
2026-05-18 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Sine gating detector with simple filtering for low-noise infra-red single photon detection at room temperature
我们提出并分析了一种门控单光子雪崩探测器,该探测器采用正弦门控方案和简单但有效的低通滤波技术,用于电信波长的快速低噪声单光子探测。该探测器的特点是采用1.25 GHz的130 ps短门,在10%的探测效率下,产生的定时抖动仅为70 ps,每个门的噪声概率低至7 E-7。我们表明,该探测器是适合于高速率的量子密钥分发(QKD),即使在室温下,它可以允许量子密钥分发的距离大于25公里。
2012-05-14 physics.ins-det quant-ph
Bell states generation on a III-V semiconductor chip at room temperature
我们演示了在室温和电信波长下,在AlGaAs半导体波导中产生偏振纠缠光子对。该源是基于自发参量下转换与反向传播相位匹配计划。双光子状态的质量进行评估的重建的密度矩阵给一个原始的保真度为0.83的贝尔状态的理论模型,考虑到实验参数,提供了理解和控制的纠缠量的方法。它与电注入的兼容性,以及所产生的双光子态的高通用性,使该源成为完全集成的量子光子器件的有吸引力的候选者。
2013-10-02 physics.optics quant-ph
Dynamic rephasing in a telecom warm vapor quantum memory
Imperial College London(帝国理工学院);ETH Zürich(苏黎世联邦理工学院);University of Southampton(南安普顿大学);University of Oxford(牛津大学)
本文提出动态重相位协议,通过转移存储激发到辅助退相干态,有效逆转积累的多普勒相位,将存储时间延长50倍,同时保持GHz带宽和低噪声,实现四独立时间-bin模式的on-demand存储与检索。
2026-04-15 physics.atom-ph quant-ph
Multi-user quantum key distribution with entangled photons from an AlGaAs chip
鉴于量子信息技术在现实世界中的应用,微型量子资源与现有光纤网络的结合是一个至关重要的问题。在这些资源中,片上纠缠光子源在量子通信、计算和计量等应用中发挥着核心作用。在这里,我们使用在室温下运行的纠缠光子的半导体源与标准电信组件一起演示多用户量子密钥分发,这是一种用于保护量子网络通信的核心协议。该源包括一个AlGaAs芯片发射偏振纠缠光子对在一个大的带宽在主电信波段约1550 nm,而不使用任何片外补偿或干涉方案的光子对直接发射到一个密集波分复用器(DWDM)和秘密密钥之间的几对用户通过不同的渠道进行通信分配。我们实现了87%的DWDM后测量的可见性,并显示使用两个网络用户之间的50公里标准电信光纤链路的长距离密钥分配。这些结果说明了一个有前途的路线,以适应量子网络基础设施的实用,资源有效的实现。
2016-07-06 quant-ph
Intermodal quantum key distribution over an 18 km free-space channel with adaptive optics and room-temperature detectors
Università degli Studi di Padova(帕多瓦大学);ThinkQuantum s.r.l.(思量子有限公司);Institute of Photonics and Nanotechnology, National Council of Research of Italy(意大利国家研究委员会光子与纳米技术研究所)
本研究通过自适应光学和室温探测器实现18公里自由空间通道的多模量子密钥分发,展示了高效单模光纤耦合和安全密钥生成方法。
2026-02-18 quant-ph
An electrically injected photon-pair source at room temperature
未来量子信息技术的主要挑战之一是在单个芯片中小型化和集成高性能组件。在这种情况下,非经典光态的电驱动源比光驱动源具有明显的优势。在这里,我们展示了第一个在室温和电信波长下工作的光子对电驱动半导体源。该器件基于AlGaAs激光二极管中的II型腔内自发参量下转换,并在1.57 $μ$ m处产生对。发射对的时间相关测量给出了$7 \times 10^{-11}$对/注入电子的内部产生效率。我们的平台支持光子产生、操纵和检测的能力为复杂量子操作的大规模并行系统的演示开辟了道路。
2013-12-25 physics.optics quant-ph
Quantum bit with telecom wave-length emission from a simple defect in Si
提出硅中碳间隙缺陷可作为量子比特,在室温下稳定发射通信波长光子,并可能在CMOS兼容平台中实现自旋-光子界面,推进量子中继器发展。
2024-04-25 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-quality multi-wavelength quantum light sources on silicon nitride micro-ring chip
在量子信息技术中,多波长量子光源,特别是电信波段的量子光源是非常需要的。尽管最近取得了令人印象深刻的进展,但这种高质量的量子光源仍然具有挑战性。在这里,我们展示了一个多波长量子光源使用氮化硅微环的自由光谱范围为200 GHz。在25.6nm的波长范围内确保产生八对相关光子。通过器件优化和噪声抑制滤波器,我们的源能够以62 kHz的速率用$g^{(2)}_{h}(0)=0.014\pm0.001$产生预示的单光子,并产生能量-时间纠缠光子-在Franson干涉仪中具有$99.39\pm 0.45\%$的可见性。这些结果,在室温和电信波长,在CMOS兼容的平台,代表了一个重要的一步,集成量子光器件的量子网络。
2022-09-23 quant-ph
High-optical-depth, sub-Doppler-width absorption lines at telecom wavelengths in hot, optically driven rubidium vapor
Humboldt-Universität zu Berlin(柏林洪堡大学);National Academy of Sciences of Ukraine(乌克兰国家科学院)
通过强控制场 Dress 中间态,实现高温铷蒸气在电信波长处的高光学密度与亚多普勒宽度吸收线。
2026-09-21 physics.atom-ph quant-ph
Two-photon interference in the telecom C-band after frequency conversion of photons from remote quantum emitters
通过量子中继器进行的基于光纤的有效长距离量子通信依赖于电信波长的确定性单光子源,具有利用现有全球基础设施的潜力。为了提高量子网络的实验复杂性,远程非经典发射器在低损耗电信波段的双光子干涉(TPI)至关重要。关于不同发射器的TPI,已经进行了几个实验,例如,使用捕获的原子[Beugnon 2006]、离子[Maunz 2007]、NV中心[Bernien 2012,Sipahigil 2012]、SiV中心[Sipahigil 2014]、有机分子[Lettow 2010]和半导体量子点(QD)[Patel 2010,Flagg 2010,He 2013 b,Gold 2014,Giesz 2015,Gaza 2017,Reindl 2017,Zopf 2017];然而,频谱范围与非常理想的电信C波段相距甚远。在这里,我们报告了来自远程QD的下转换单光子之间在1550 nm处的TPI [Michler 2017 Book],证明量子频率转换[Zask 2012,Ates 2012,Kambs 2016]是消除独立发射器之间频率差的精确和稳定机制。共振时,观察到(29 ± 3)%的TPI可见度,仅受单个QD的光谱扩散过程的限制[Robinson 2000,Kuhlmann 2015]。在两个或单独的信号路径中引入了高达2公里的额外光纤通道,对TPI可见性没有影响,证明光子波包失真可以忽…
2018-03-19 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Stable single photon source in near infrared
由于其无与伦比的光稳定性,固体中的缺陷可能是单光子源的理想候选者。在这里,我们报告单光子的光激发钻石中尚未探索的缺陷,镍-氮复合物(NE 8)中心的产生。该缺陷最显著的特征是其室温下的发射带宽为1.2 nm。该缺陷的发射波长约为800 nm,这适用于通信光纤。此外,在该光谱区域中,几乎没有检测到来自金刚石块体材料的背景光。因此,实现了反聚束测量中的高对比度。
2004-02-27 quant-ph
Room temperature Purcell enhanced single erbium ions in silicon-carbide-on-insulator microring resonators
RMIT University(皇家墨尔本理工大学);National Institutes for Quantum Science and Technology(国立量子科学技术研究院);The University of Melbourne(墨尔本大学);Carnegie Mellon University(卡内基梅隆大学)
研究在室温下实现硅碳化物绝缘体微环谐振器中单铒离子的室温单光子发射,通过优化谐振腔与铒缺陷的模式重叠,实现约70倍的普尔尔效应增强,同时观察到小的光谱扩散。
2026-05-07 physics.optics quant-ph
Slow-light Enhanced Correlated Photon-Pair Generation in Silicon
我们报道了在室温下,从色散工程硅光子晶体波导中产生的电信C波段的相关光子对。产生光子对的自发四波混频过程被慢光传播增强,使得有源器件长度小于100 μm。在每脉冲0.006的对产生率下,具有12.8的符合与偶然比率,这种超紧凑光子对源立即适用于在芯片上实现的可扩展的量子信息处理。
2011-06-17 quant-ph
Raman-free fibered photon-pair source
二氧化硅中的拉曼散射噪声一直是实现高质量光纤光子对源的关键障碍。在这里,我们通过实验演示了如何通过色散剪裁填充氙空芯光子晶体光纤来克服这一限制。该光源在室温下工作,并被设计成在有用的波长范围内产生无拉曼光子对,在电信中具有闲频,并在可见光范围内产生信号。我们实现了高达2740的巧合与意外之比(2),同时具有超低预示g H(0)= 0.002,这表明具有非常高的信噪比和可忽略不计的多光子发射概率。此外,通过气压调谐,我们证明了光子频率的控制范围高达13太赫兹,覆盖S-C和L电信波段的闲频光子。研究表明,空芯光子晶体光纤是设计高质量光子对源的良好平台,可以在新兴的量子技术中发挥推动作用。
2020-01-06 physics.optics quant-ph
Quantum light generation on a silicon chip using waveguides and resonators
集成光学器件可以用更紧凑和可控的光子对和预示的单光子源来代替基于块体晶体或光纤的组件,并产生电信波长的量子光。在这里,我们提出,由一系列光学谐振器组成的周期性波导可能优于传统的波导或单个谐振器,并从亚毫米长的室温硅器件产生每秒超过1千兆对,仅用约10毫瓦的光功率泵浦。此外,这种器件的光谱特性为波分复用芯片级量子光源提供了新的机会。
2012-10-04 physics.optics quant-ph
Room Temperature Single Photon Detection at 1550 nm using van der Waals Heterojunction
针对现有1550 nm单光子探测器需低温或效率低、暗计数高等问题,本研究耦合黑磷吸收体与范德华探针,实现了室温下1550 nm工作的高性能单光子探测器。
2025-09-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-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
On-chip III-V monolithic integration of heralded single photon sources and beamsplitters
我们展示了单片III-V光子电路结合了一个预示着单光子源与分束器,在室温和电信波长。AlGaAs波导中的脉冲参量下转换产生反向传播的光子,其中一个光子用于预示其孪生光子注入分束器。我们使用这种配置来实现一个集成的Hanbury-Brown和Twiss实验,产生一个预示着二阶相关$g^{(2)}_{\rm her}(0)=0.10 \pm 0.02$,确认单光子操作。在单个III-V族半导体芯片上展示的量子态的产生和操纵为量子信息的实际应用开辟了有希望的途径。
2018-04-19 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph
Integrated AlGaAs source of highly indistinguishable and energy-time entangled photons
在微型芯片中产生非经典光态是实现未来量子技术的关键一步。半导体材料是实现极其紧凑和大规模并行系统的理想材料,目前正在开发几个平台。在这种情况下,AlGaAs器件中的自发参量下转换结合了室温操作、电注入和电信频带中的发射的可能性的优点。在这里,我们报告的芯片为基础的AlGaAs源,产生不可区分的和能量-时间纠缠的光子与$7.2\times10^6$对/秒的亮度和$141\pm12$的信噪比。光子之间的不可分割性通过Hong-Ou-Mandel实验与$89\pm3\%$的可见性来证明,而能量-时间纠缠通过Franson干涉仪测试,从而得到Bell参数$ S=2.70\pm0.10$的值。
2015-07-20 physics.optics quant-ph
Interaction of Independent Single Photons based on Integrated Nonlinear Optics
光子是量子信息的理想载体,因为它们可以很容易地产生,并且可以长距离传播而不受退相干的影响。因此,它们非常适合量子通信。然而,在大多数情况下,单光子之间的相互作用可以忽略不计。实现这种交互不仅从根本上令人着迷,而且对新兴技术具有巨大的潜力。最近已经表明,即使是单光子之间的弱光学非线性也可以用来执行重要的量子通信任务,比基于线性光学的方法更有效,线性光学具有根本的局限性。原子介质中单光子水平的非线性光学效应已经被研究和证明,但这些既不灵活也不与量子通信兼容,因为它们对光子的波长和带宽施加限制。在这里,我们使用高效非线性波导来观察来自两个独立源的单光子与单光子能级相干态之间的和频产生。集成的室温器件和电信波长的使用使得这种光子-光子相互作用的方法很好地适应于长距离量子通信,使量子非线性光学向复杂量子网络和未来的应用(如设备无关的量子密钥分发)又迈进了一步。
2013-04-12 quant-ph
Quantum dots for quantum repeaters
Brookhaven National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);Julius-Maximilians-University of Würzburg(维尔茨堡朱利叶斯-马克西米利安大学)
综述III-V族半导体量子点作为量子中继器平台的进展,介绍其非经典光源技术现状,研究两种中继器架构,突出该架构优势并指出实际部署所需的剩余里程碑。
2026-07-10 quant-ph
Broadband biphoton generation and polarization splitting in a monolithic AlGaAs chip
针对量子光子电路片上宽带双光子调控的难题,研发出集成宽带正交偏振光子对产生与偏振分束功能的单片AlGaAs芯片,在60nm带宽下实现85%对的确定性分离与75.5%的HOM干涉可见度,推动了宽带量子信息处理光子器件的小型化。
2023-05-08 quant-ph
Engineering high Pockels coefficients in thin-film strontium titanate for cryogenic quantum electro-optic applications
Imec;Ghent University(根特大学);KU Leuven(荷语鲁汶大学)
本研究通过工程化钛酸锶薄膜,在低温下实现345 pm/V的创纪录Pockels系数,为低温量子光子学提供高性能电光材料。
2025-03-08 physics.optics quant-ph
A proposal for a hybrid free-space optical quantum communication network with hexagonal boron nitride-based single photon sources
Munich Center for Quantum Science and Technology (MCQST)(慕尼黑量子科学与技术中心)
本文提出基于六方氮化硼单光子源的混合自由空间光量子通信网络方案,可实现日间运行、光纤对接“最后一公里”,为量子互联网发展提供重要支撑。
2026-09-03 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 III-V/Silicon Quantum Photonic Device Generating Broadband Entangled Photon Pairs
Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université Paris Cité(量子物质与现象实验室,巴黎西岱大学);Centre de Nanosciences et Nanotechnologies, Université Paris-Saclay(纳米科学与纳米技术研究中心,巴黎萨克雷大学);STMicroelectronics(意法半导体)
该研究提出一种混合III-V/硅量子光子器件,利用两种材料优势生成宽带纠缠光子对,实现高效量子信息应用。
2026-01-23 cond-mat.mes-hall physics.optics quant-ph