用于开放空气中传播的微波纠缠信号的共面天线设计

开放空气微波量子通信与计量协议必须能够将量子资源从产生它们的低温恒温器传输到以热噪声为主的环境。事实上，承载此类量子资源的态在温度 $T_\text{in} \simeq 50$~mK、本征阻抗 $Z_\text{in} = 50 \, \Omega$ 的低温恒温器中生成。随后，需要一种类天线装置将它们以最小损耗转移到本征阻抗 $Z_\text{out} = 377 \, \Omega$、温度 $T_\text{out} \simeq 300$~K 的开放空气中。该装置实现低温恒温器与开放空气间的平滑阻抗匹配。本文研究双模压缩热态的传输，发展了一种设计共面天线最优形状以保真纠缠的技术。基于数值优化过程，我们找到了阻抗的最优形状，并提出了一种函数形式假设来定性描述该形状。此外，本研究表明天线的反射率对此形状非常敏感，微小改变会剧烈影响输出纠缠，这可能是先前使用商用天线的实验中的一项局限。该工作与微波量子传感和量子计量领域相关，尤其可应用于量子雷达以及任何开放空气微波量子通信协议的发展。