研究人员开发了一种微型光频梳,它使用双模压缩在连续光场之间创造无条件纠缠。这种基于芯片的微型设备为大规模生产确定性量子频率梳奠定了基础,这种频率梳可用于量子计算、量子计量和量子传感。
来自美国弗吉尼亚大学的Zijiao Yang将在2021年11月01-04日的光学+激光科学前沿会议(FiO LS)全虚拟会议上介绍这项研究。
这种新型微梳是为基于连续可变纠缠态的量子信息协议而设计的,这种纠缠态会产生整个光场的纠缠态或四模态,而不是单个光子。这个协议有很大的兴趣,因为不像基于量子位的方法,它不需要单个光子或特殊的光调制。
杨说:“与量子位方法不同,连续变量方法可以使量子态中纠缠的四模数通过频率、时间或空间复用而扩大,而不需要量子存储器或重复直到成功的策略。”“我们的新微梳可以为连续变量量子计算提供一个可扩展的物理平台。”
这种新型量子微梳是在硅芯片上的一个直径为3毫米、自由光谱范围为22 GHz的硅楔微谐振器中产生的,该硅楔微谐振器使用单模锥形光纤作为耦合波导。它利用双模压缩在连续光场之间产生无条件纠缠。
为了测试这种新设备,研究人员测量了由这种新型微梳产生的20个qumode对。他们发现,这些qumodes的最大原始挤压量为1.6 dB,最大抗挤压量为6.5 dB。原始压缩主要受到83%的腔逃逸效率、1.7 dB光损耗和大约89%的光电二极管量子效率的限制。研究人员报告说,使用锥形纤维后的总效率为60%。压缩测量为四模之间的量子关联提供了令人信服的证据,但为了量子信息处理的应用,还需要进一步提高压缩水平。
研究人员说,原始压缩可以通过降低系统损耗、提高光电二极管量子效率和实现更高的谐振器-波导逃逸效率来改进。
更新时间:2024-08-24
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