氮化硅微环谐振器产生压缩态的片上量子测量

将量子光学技术片上集成对于量子技术的大规模应用至关重要，这些技术在自由空间环境中已被证明优于相应的经典技术。光的压缩态可用于增强量子传感器的灵敏度和容错量子计算。尽管基于芯片的压缩光产生已取得显著进展，但其实际影响仍然有限，因为芯片与片外探测器之间的耦合损耗破坏了微妙的量子关联，限制了可观测的压缩量。在此，我们通过借助参量放大器实现片上量子测量的构想，并将其应用于由氮化硅 微环谐振器产生的压缩态，从而克服了这一限制。在我们的方案中，依次构建了两个匹配的 SiN 微环。第一个环产生压缩态，而第二个环作为高增益参量放大器 (PA)，在光经历显著的片外损耗之前测量压缩态。该架构本质上具有容损性：放大器将量子噪声提升至远高于真空水平，使测量对下游损耗不敏感。尽管片上到光纤的耦合损耗超过 5 dB，我们仍直接从第一个环观测到 4.6 dB 的量子噪声降低。这项工作还展示了首个单片 SU(1,1) 干涉仪，与传统线性干涉仪相比，估计有 5 dB 的信噪比提升，从而为片上量子传感器确立了实用途径。