利用单个量子发射器确定性生成多维光子簇态

多维光子图态（如簇态）在量子计量、安全量子通信以及基于测量的量子计算中具有潜在应用。然而，迄今为止，光子量子比特多维簇态的生成依赖于概率性方法，限制了光学系统中典型生成方案的可扩展性。在此，我们在微波域实验实现了一种资源高效的方案，用于确定性生成二维光子簇态。通过利用耦合谐振腔阵列作为慢光波导、单个磁通可调 transmon 量子比特作为量子发射器，以及第二个辅助 transmon 作为可切换反射镜，我们实现了纠缠光子波包的快速、整形发射，以及光子波包到发射器量子比特的选择性时延反馈。我们利用这些能力生成了保真度为 70% 的四光子二维簇态，并通过量子态层析重构进行了验证。我们讨论了该方案如何可直接扩展至生成更大乃至更高维度的簇态，从而拓展此类态在量子信息处理任务中的范围与实用价值。