用于超快时钟频率量子处理器的非高斯量子态的高速率生成与态层析成像

量子信息处理器极大地受益于高时钟频率，以便在量子优势被退相干抹去之前充分利用它们。在这一追求中，全光系统因其固有的 100 THz 载波频率而提供独特优势，允许开发 THz 时钟频率处理器。在实践中，量子光源和测量设备的带宽一直限制在 MHz 范围，非经典态的生成率限制在 kHz 量级——这只是可实现潜力的一小部分。在这项工作中，我们通过利用光学参量放大器 (OPA) 作为压缩光源和光学相位敏感放大器 (PSA) 来实现宽带非高斯态的高速率生成及其量子层析成像，从而超越了这一限制。我们的态生成和测量系统由一个 6-THz 压缩光源、一个 6-THz PSA 和一个 66-GHz 零差探测器组成。利用该系统，我们成功演示了以 0.9 MHz 速率生成非高斯态——比当前最先进的实验高出近三个数量级——并使用连续波激光产生了亚纳秒波包。性能仅受超导探测器抖动的限制，目前这将压缩光的可用带宽限制在 1 GHz，而非光学和电子系统。因此，如果我们能克服超导探测器时间抖动的限制，利用 OPA 为光量子处理器实现 GHz 甚至 THz 速率的非高斯态生成和检测是可能的。