用于模块化生成光学纠缠链路的可编程光子集成网格
量子物理
2023-10-12 v1 光学
摘要
在可独立控制的量子比特之间大规模生成量子纠缠是量子计算、通信和传感的核心。针对多种物理量子比特，已提出远程连接量子技术的模块化架构，并在原子与全光子系统中有过演示。然而，这些架构中的一个开放挑战在于构建用于目标量子比特间光预示纠缠的高速、高保真可重构光子网络。在此我们介绍一种可编程光子集成电路(PIC)，其采用压电驱动氮化硅(SiN)-氧化物中CMOS兼容工艺实现，该电路实现了能够高速执行线性光学变换的N×N马赫-曾德尔网格(MZM)。该可见光谱光子集成网格被编程以在多达N=8个输入上生成光连接，用于一系列光预示纠缠协议。特别地，我们通过MZM实验演示了16个独立成对模式耦合间的光连接，光学变换保真度平均为0.991±0.0063。该PIC的可重构光连接足以产生8量子比特资源态，作为用于量子计算的更拓扑簇态的构建模块。我们的可编程PIC平台实现了基于网络的量子信息处理器所需的高速可扩展光交换技术。
引用
@article{arxiv.2208.13911,
title = {Programmable photonic integrated meshes for modular generation of optical entanglement links},
author = {Mark Dong and Matthew Zimmermann and David Heim and Hyeongrak Choi and Genevieve Clark and Andrew J. Leenheer and Kevin J. Palm and Alex Witte and Daniel Dominguez and Gerald Gilbert and Matt Eichenfield and Dirk Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2208.13911},
year = {2023}
}
备注
21 pages, 4 figures, 6 supplementary figures