基于宽带波导光学参量放大器产生超8 dB压缩光以迈向容错超快量子计算机
量子物理
2025-11-21 v1 光学
摘要
我们通过改进先前工作 [T. Kashiwazaki 等, Appl. Phys. Lett. 119, 251104 (2021)] 中的测量装置，利用太赫兹量级宽带波导光学参量放大器（OPA）实现了连续波 8.3 dB 压缩光生成，其中低损耗周期性极化铌酸锂（PPLN）波导曾在 6 THz 频率下展现出 6.3 dB 压缩。首先，为提高压缩光探测效率，我们通过移除多余光学元件并将探测方法改为低损耗平衡零差测量，将有效光损耗降低至约 12%。其次，为最小化锁相波动，我们通过理解其频率响应构建了频率优化锁相系统。最后，我们根据压缩水平对测量频率和泵浦功率的依赖性找到了它们的最优实验参数。测量频率定为 11 MHz 以最大化散粒噪声与电路噪声之间的间隔。此外，泵浦功率优化为 660 mW，以在抑制因锁相不完善导致的反压缩噪声污染的同时获得更高压缩水平。据我们所知，这是波导 OPA 首次在未作任何损耗校正和电路噪声校正的情况下实现超 8 dB 压缩。此外，表明我们 PPLN 波导紧后的压缩水平估计超过 10 dB，这被认为主要受波导损耗限制。这种宽带高压缩光为实现容错超快光量子计算机开辟了可能性。
引用
@article{arxiv.2301.12658,
title = {Over-8-dB squeezed light generation by a broadband waveguide optical parametric amplifier toward fault-tolerant ultra-fast quantum computers},
author = {Takahiro Kashiwazaki and Taichi Yamashima and Koji Enbutsu and Takushi Kazama and Asuka Inoue and Kosuke Fukui and Mamoru Endo and Takeshi Umeki and Akira Furusawa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.12658},
year = {2025}
}