利用 PT 对称性实现可配置寿命的量子光源

可配置光子寿命的量子光源对大规模量子电路至为重要，使其可用于可编程量子计算、各种量子密钥分发协议以及量子断层技术等应用。然而，效率与光子寿命之间的根本性权衡为设计高性能大规模可配置寿命量子光源带来了显著挑战。本文报道了通过运用奇偶-时间（PT）对称性的独特特征所实现的此类芯片级量子光源。核心设计中心在于采用两种不同圆周周长的微腔体之间的 PT 对称耦合，从而实现对原子内光子密度状态的宽范围和选择性调谐。通过控制腔体之间的对齐方式，我们实现了 38 倍的光子寿命调节范围（4 ~ 158 ps），其中最短的寿命接近 PT 对称系统的例外点。该器件生成的能量-时间纠缠光子对具有 87.1 ± 1.1% 的干涉可见度，和中继二阶自相关函数 g^{(2)}(0) = 0.069 ± 0.001。我们的工作凸显了 PT 对称性在高级量子应用中的潜力，包括高速通信、可编程量子计算、量子相干断层等。