结合半导体量子点与金刚石中IV族空位色心的混合量子中继器链
量子物理
2025-12-02 v3
摘要
我们提出并分析了一种混合量子中继器架构，该架构结合了两种领先的硬件平台：作为明亮、确定性纠缠光子对源的量子点（QD）和作为高效、可宣告量子存储器的金刚石中IV族空位色心。这种组合利用了高速率纠缠生成和长寿命存储的优势，使得能够实现远距离的可扩展纠缠分发。一个关键挑战是QD光子与存储器窄光学跃迁之间的大带宽失配。我们结合了自旋-光子界面的综合模型，包括完整的自旋-光子耦合动力学，并探索了诸如频率滤波和优化磁场方向等缓解策略。我们的结果表明，通过优化设计，可以以高效率和保真度实现光子到存储器的转移，支持了这种混合系统的可行性。最后，我们使用实验上可实现的参数分析了完整的中继器链，发现一个跨多个中继器节点、拥有数千个存储器的网络可以在1000公里距离上实现500 bit/s的密钥速率，证明了这种方法在下一代量子网络中的巨大潜力。
引用
@article{arxiv.2511.02472,
title = {Hybrid Quantum Repeater Chains with Semiconductor Quantum Dots and Group-IV-Vacancy Color Centers in Diamond},
author = {Yannick Strocka and Fenglei Gu and Gregor Pieplow and Johannes Borregaard and Tim Schröder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.02472},
year = {2025}
}