在可编程线性光子电路中模拟量子光的相干吸收
量子物理
2025-10-21 v2 光学
摘要
非厄米量子系统由非幺正演化支配，通过工程化损耗为操控量子态提供了强大工具。一个典型例子是相干吸收，其中量子态在损耗介质中经历相位依赖的部分或完全吸收。在这里，我们展示了一个完全可编程的实现，利用可编程集成线性光子电路，通过与辅助模式的耦合引入损耗，模拟量子光的相干吸收[Phys. Rev. X 8, 021017; 2018]。用单光子双轨态探测电路揭示了完美透射与完美吸收之间的相位控制相干可调性。相比之下，双光子NOON态输入表现出确定性单光子和概率性双光子吸收之间的切换。在一系列输入相位和电路配置下，我们观察到非经典效应，如反聚束和聚束，以及输出Fock态概率振幅的连续相干调谐。经典Fisher信息分析揭示了单光子态的相位灵敏度峰值1和NOON态的3.4，后者超过2的散粒噪声极限并接近双光子态的Heisenberg极限4。该实验集成了量子态生成、可编程光子电路和光子数分辨探测，确立了辅助辅助电路作为可编程量子态工程、滤波、多路复用传感和非幺正量子模拟的强大工具。
引用
@article{arxiv.2510.02541,
title = {Emulation of Coherent Absorption of Quantum Light in a Programmable Linear Photonic Circuit},
author = {Govind Krishna and Jun Gao and Sam O Brien and Rohan Yadgirkar and Venkatesh Deenadayalan and Stefan Preble and Val Zwiller and Ali W. Elshaari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02541},
year = {2025}
}