利用双光子谐振器实现集成光子-存储器纠缠生成

可扩展量子网络需要高效地生成、存储和同步光子量子比特与量子存储器之间的纠缠。基于吸收型稀土离子光子存储器的量子中继器架构为实现高度多路复用的量子网络提供了一条有前景的途径，但在通用平台上集成光谱匹配的光子源和量子存储器仍然是一个重大挑战。在此，我们展示了一种基于双碳化硅微环谐振器的集成光子架构，用于电信波段光子-存储器纠缠生成。一个谐振器作为纠缠光子对源，另一个则作为腔增强的原子频率梳量子存储器。存储器谐振器实现了1.9的系综协同性，并且与光子源在光谱上固有匹配，使得纠缠电信光子无需光谱修饰即可存储。我们生成并验证了光子-存储器纠缠，其单对干涉可见度为88.1 ± 10.6%。通过利用存储器的多模容量，我们展示了跨越多达63个时间模式的高维光子-存储器量子比特纠缠，实现了每个探测光子5.1个Ebits的最大光子信息效率，以及5.6 kEbits s⁻¹的峰值片上光子-存储器纠缠率。这些结果建立了首个用于光子-存储器纠缠生成的集成平台，并为迈向芯片级量子中继器和在电信基础设施上运行的存储器使能量子网络提供了一条可扩展的途径。