基于金刚石光子集成锡空位中心的全栈高容量量子网络架构

固态量子发射器是具有存储节点的光子量子网络的领先平台。然而，量子发射器的非均匀分布以及若干环境因素（即应变与电场）展宽了量子比特的频谱，使其变得可区分，因此不能作为分布式量子纠缠的可靠资源。在本文中，我们展示了一种全栈方法，将几乎不可区分的锡空位（SnV$^-$）量子发射器集成在频率可调的光子转接板上，克服了量子发射器的原生分布与静态变化，实现了不可区分的光子量子网络平台。我们展示了一种绝缘体上氮化硅光子集成电路（PIC）及其伴随的多物理场数字孪生（MPhDT），该孪生指导了 SnV$^-$ 应变调谐参数的发现，并为多通道量子中继器节点的构建提供了信息。在该节点上，我们首次同时实现了 GHz 尺度的零声子线（ZPL）光谱调谐；门时间 $<80$ ns 的相干电子自旋控制；强耦合与弱耦合的核自旋检测；以及 SnV$^-$ 中心的商用光纤阵列耦合读出。最后，我们提出并模拟了该架构的改进方案，实现了跨越应变金刚石中 SnV$^-$ 中心非均匀分布的 $N \sim 1000$ 个发射器 99.96% 的连通性，其中可实现分布式量子纠缠。