面向量子互连的光子微波-光学量子转换

量子转换，或等价地称为量子频率转换，对于实现量子网络、分布式量子计算和量子中继器等至关重要。微波-光学量子转换在超导量子计算领域尤其引人关注，因为互连稀释制冷机被认为是实现具有容错能力的大规模量子计算机所不可避免的。在这篇综述中，我们概述了关于微波光子和光学光子之间量子转换的最新理论与实验研究。我们采用输入-输出形式描述了量子转换的通用理论，并由此推导出表征转换的基本量，即转换效率、附加噪声和转换带宽的表达式。我们回顾了已通过实验验证的主要转换方法，重点关注基于光力效应、电光效应、磁光效应和原子系综的转换。我们还简要回顾了从超导量子比特到光学光子的量子转换的最新实验进展，这是实现通过光纤互连的远距离超导量子比特之间量子态转移的重要一步。