基于二维谐振腔中单光子发射器的高速量子换能器

量子换能器可在不同系统间传输量子信息。微波-光学光子转换对于未来量子网络以光纤互联远程超导量子计算机十分重要。在此，我们提出一种基于原子薄薄膜谐振腔中单光子发射器的高速量子换能器，其可将单微波光子与单光学光子耦合。该二维谐振腔是一种悬空的范德瓦耳斯异质结构（可能由六方氮化硼、石墨烯或其他二维材料构成），其中容纳一个量子发射器。二维谐振腔的机械振动（声子）通过应变或斯塔克效应移动单光子发射器的光学跃迁频率而与光学光子相互作用。该机械振动通过移动包含该薄膜的 LC 电路的谐振频率与微波光子耦合。得益于二维谐振腔的小质量，单光子光机械耦合强度与机电耦合强度均可达到强耦合区间。这为微波光子、声子与光学光子之间的高速量子态传输提供了一条途径。