【最新科研】超材料-光子团簇

张明 2024-02-29

在量子计算和其他未来技术，量子纠缠Entanglement 是关键资源。多维光子图态（如团簇态）具有特殊的纠缠结构，有望成为量子计量、安全量子通信和量子计算的宝贵资源。然而，迄今为止，多维光子团簇态photonic cluster state的产生依赖于概率方法，这限制了典型光学产生方法的可缩放性。

美国加州理工学院（California Institute of Technology）Vinicius S. Ferreira, Gihwan Kim, Andreas Butler，Oskar Painter等，在Nature Physics上发文，提出了在微波领域资源有效方案的实验实现，用于确定性地产生二维光子团簇态。

利用耦合谐振腔阵列作为慢光波导，单个通量可调的Transmon量子比特作为量子发射体，第二个辅助Transmon作为可切换反射镜，实现了纠缠光子波包的快速、整形发射，以及光子波包到发射体量子比特的选择性时间延迟反馈。由此产生了具有70%保真度、四光子的二维团簇态，并经由量子态的层析重建验证。

Deterministic generation of multidimensional photonic cluster states with a single quantum emitter.

基于单个量子发射体，确定性地产生多维光子团簇态。

图1: 具有单个发射量子比特的2D团簇态确定性生成。

图2: 通过通量调制发射成形光子脉冲。

图3: 基于时间延迟反馈，在发射器量子位和先前发射光子之间的受控相位门controlled π-phase gate (CZ gate)。

图4: 四光子2D团簇态的确定性产生。

文献链接

Ferreira, V.S., Kim, G., Butler, A. et al. Deterministic generation of multidimensional photonic cluster states with a single quantum emitter. Nat. Phys. (2024).

https://doi.org/10.1038/s41567-024-02408-0

https://www.nature.com/articles/s41567-024-02408-0

本文译自Nature。

内容来源：今日新材料

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