利用模块化光参量放大器与 5G 技术对 5 dB 压缩光进行 43 GHz 带宽实时幅度测量

连续变量光量子信息处理（CVOQIP）将量子信息编码于称为飞行量子比特的行波光中，是有望实现高时钟频率实用量子计算机的候选方案。用于正交相位幅度测量的零差探测器一直是限制时钟频率的主要因素。在此，我们开发了一种实时幅度测量方法，使用模块化光参量放大器（OPA）和广泛用于第五代移动通信系统（5G）相干波分复用电信的商用宽带平衡光电二极管。该 OPA 将量子级信号的一个正交相位分量放大至可容忍损耗的宏观水平，并充当“魔杖”，将 OPA 之后的损耗从 92.4% 抑制至仅 0.4%。当该方法应用于中心波长为 1545.32 nm 的宽带压缩真空时，我们在 DC 至 43 GHz 范围内观测到 5.2 $\pm$ 0.5 dB 的压缩，且未做任何损耗校正。由模块化 OPA 促成的 CVOQIP 与 5G 技术的结合，将带来从传统使用静止量子比特（信息编码于驻波系统）的方法向使用飞行量子比特实现超快实用量子计算的方法的范式转变。这意味着量子计算机研究将从开发仅执行特定量子算法的机器阶段，迈向开发可在运行任意算法时超越经典计算机的机器阶段。