低温前馈光子量子态
量子物理
2024-10-14 v1 光学
摘要
基于耗尽光子量子态的调制是光子量子信息处理的基石技术。要实现低延迟的此任务，需将单光子水平探测器与电子逻辑处理和光学调制紧密集成。由于在技术上相关的光通信波段上，光子量子态的探测最佳采用基于光子引发的超导性 breakdown 探测器，这类器件具有高效、低噪声和高速特性。因此，使用这些器件进行前馈需要所有组件在低温条件下实现兼容。本文演示了在低于4K条件下使用准光子数分辨测量进行低延迟前馈。具体地，我们在现场使用多像素超导性纳米线单光子探测器、放大器、逻辑电路以及集成电光调制器。我们对准射频下转换源信号模式进行调制，条件性地基于光子数测量其伴随模式，总延迟为(23±3)ns。光子数判别主动操控信号模式的光子统计特性，而这本身是依赖于信标单光子源的光子量子计算的核心组成部分。这标志着最快的量子光子前馈实验的重要基准，包括测量、放大、逻辑和调制。该技术具有直接应用于量子计算、通信和仿真协议的前景。
引用
@article{arxiv.2410.08908,
title = {Cryogenic Feedforward of a Photonic Quantum State},
author = {Frederik Thiele and Niklas Lamberty and Thomas Hummel and Nina A. Lange and Lorenzo M. Procopio and Aishi Barua and Sebastian Lengeling and Viktor Quiring and Christof Eigner and Christine Silberhorn and Tim J. Bartley},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.08908},
year = {2024}
}