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基于相位匹配谱峰的高保真准确定态纠缠生成:零损耗复用架构

量子物理 2025-10-10 v4

摘要

准随机光束下转换器 (SPDC) 是分布量子互联网纠缠态的最佳来源。然而,其固有的概率性质,以及为抑制多光子事件而必须低亮度运行的需求,决定了需要构建SPDC数组进行高速纠缠分发。早期的SPDC复用方案采用路径开关,开关损耗显著降低性能。本文提出并分析了一种谱复用方案,实现纠缠分发速率显著高于现有技术水平。该方案基于零损耗复用 (ZALM) [Phys. Rev. Appl. {\bf 19}, 054029 (2023)] 实现高速heralded纠缠生成,无需构建SPDC开关数组。我们的ZALM方案中,SPDC依赖于具有 NIN_I 个相位匹配谱峰的非线性晶体,每个产生两模压缩态。此外,我们的ZALM复用协议采用同峰内和跨峰heralding机制,使纠缠交付速率在实际弱压缩 regime 下约随 NI2N_I^2 增长。因此,该方案比原始ZALM方案使用约一个数量级更少的谱道,可能使卫星到地面或光纤基础ZALM架构的近期实现成为可能。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.14427,
  title  = {High-fidelity, quasi-deterministic entanglement generation using phase-matched spectral islands in a zero-added-loss multiplexing architecture},
  author = {Jeffrey H. Shapiro and Clark Embleton and Michael G. Raymer and Brian J. Smith},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.14427},
  year   = {2025}
}

备注

18 pages, 10 figures, 1 table, additional derivation details added