面向高速、超高消除率、多通道量子控制的集成光子平台

对数千至数百万个可编程量子比特进行高保真控制，是实现实用规模量子计算机面临的巨大挑战。在领先的原子系统中，控制通过光学实现：紫外-近红外光束必须在大量空间通道上展开并调制以实现门操作。虽然光子集成电路 (PIC) 提供了 potentially 可扩展的解决方案，但也需要同时实现高速和高消除率调制、强通道间隔离以及宽波长兼容性。本文我们引入并实验验证了一个由 foundry 制造的 PIC 平台，克服了这些限制。为铯-87 中性原子量子计算机设计的 8 通道 PICs 在 200 mm 加工工艺上实现了 advanced 组合性能指标。在 795 nm 单量子门波长处，我们实现了平均消除比 (ER) 为 71.4 ± 1.1 dB，最近邻通间串扰为 -68.0 ± 1.0 dB，平行自由空间束输送后为 -50.8 ± 0.2 dB。这种高性能操作延伸至 420 nm 和 1013 nm 波长，用于两量子门 Rydberg 门，分别显示 ER 为 42.4 dB（受探测器限制）和 61.5 dB。该装置显示 10-90% 上升时间为 26 ± 7 ns，实现动态切换至 -60 dB 级别于微秒尺度内，脉冲稳定性误差达 10^-3 级别。本工作为开发用于容错量子计算机及其他精密技术所需的高级大规模光学控制提供了可扩展平台。