通过前向布里渊相互作用实现频率纠缠态与量子频率转换协议

复杂的光量子态不仅对于加深我们对量子力学的理解至关重要，而且也是各种量子协议所必需的。高维或多体量子态因其在基础和应用方面可能展现的独特性质而备受关注。高维纠缠光量子态的合成可以通过多种方案实现，从而产生不同类型的纠缠。频率纠缠因其与集成系统的兼容性以及在光纤传输中的抗退相干特性而特别有吸引力；然而，增加频率纠缠态的维度需要能够在大量不同频率之间提供量子相互作用的系统。在此，我们展示了如何利用前向布里渊散射中的声子-光子相互作用（该相互作用允许通过单一机械模式访问一系列频率模式）来快速合成频率纠缠的单光子W态。在我们提出的系统中，同时发射的多个不同频率的激光脉冲可以动态地演化注入的单光子或预示的单声子，从而生成具有选定维度和输出频率的W态。通过调整脉冲幅度，该方法可以合成“完美的”W态。此外，我们还展示了该系统如何用于量子频率转换协议。