硅基芯片间的量子隐形传态与多光子纠缠
量子物理
2020-02-11 v2
摘要
利用半导体制造技术，量子信息的天然载体如原子、电子和光子可被嵌入可扩展的集成器件中。集成光学为大规模量子信息处理和光子收发提供了一个通用平台。将集成器件扩展用于量子应用，需要高性能的单光子产生以及光子量子比特-量子比特纠缠操作。然而，以往的演示报告了在产生多个明亮、纯净且相同的单光子，以及以高保真度纠缠多个光子量子比特方面的重大挑战。另一个显著挑战是在单一器件中无噪声地接口多光子源与多量子比特算子。在此，我们通过在集成网络中相干控制微谐振腔非线性单光子源和线性光学多量子比特纠缠电路，展示了硅基片上真多体纠缠与量子隐形传态。微谐振腔经过设计以局部增强非线性，产生多个频率不相关且不可区分的单光子，无需任何光谱滤波。多量子比特态在可编程线性电路中以基于测量的方式处理，便于 Bell 投影与融合操作。我们基准测试了关键功能，如量子态的片内/片间隐形传态，以及四光子 Greenberger-Horne-Zeilinger 纠缠态的产生。态的产生、控制与收发均在由互补金属-氧化物-半导体工艺制造的微米级硅芯片中完成。我们的工作为量子计算与通信的可扩展片上多光子技术奠定了基础。
引用
@article{arxiv.1911.07839,
title = {Chip-to-chip quantum teleportation and multi-photon entanglement in silicon},
author = {Daniel Llewellyn and Yunhong Ding and Imad I. Faruque and Stefano Paesani and Davide Bacco and Raffaele Santagati and Yan-Jun Qian and Yan Li and Yun-Feng Xiao and Marcus Huber and Mehul Malik and Gary F. Sinclair and Xiaoqi Zhou and Karsten Rottwitt and Jeremy L. O Brien and John G. Rarity and Qihuang Gong and Leif K. Oxenlowe and Jianwei Wang and Mark G. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:1911.07839},
year = {2020}
}