由非局域超表面中介的量子发射器相互作用:用于量子比特纠缠的应用
量子物理
2026-05-22 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
可扩展的量子技术需要实现多个遥远量子发射器(QE)之间的长程相互作用。我们引入支持基态连续体(BICs)的非局域超表面作为实现这一目标的可行平台。我们表明,QE 与超表面的相互作用效率几乎完全取决于发射器-BIC 耦合效率( 因子),在本系统中,这些值即使在无需额外模式工程的情况下也可超过 。这些数值与 1D 波导相当,但在一种天然适配大型 2D QE 数组几何结构中实现。使用这一平台,我们探讨了两个远程 QE 之间的纠缠生成,发现纠缠发展速度快于自由空间,被显著放大,且在数个发射波长的分离距离上保持。最优的 QE 相互作用需要较大的 因子,但仅需较小的 Purcell 因子,这两者都在可实现的实验范围内。我们的结果确立了非局域超表面作为先进量子纳米光子学平台的实用性和可扩展性。
引用
@article{arxiv.2505.15751,
title = {Long-range quantum emitter interactions mediated by a non-local metasurface: Application to qubit-qubit entanglement},
author = {Hannah Riley and Emmanuel Lassalle and Diego Romero Abujetas and Adam Stokes and Ramon Paniagua-Dominguez and Ahsan Nazir},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.15751},
year = {2026}
}
备注
23 pages, 10 figures (main text plus supplement)