光子介导量子比特间相互作用的选择性声学控制

量子传感、量子成像、量子通信和量子计算等量子技术依赖于主动操控光与物质量子态的能力。量子发射体，如固体中俘获的色心，是实现量子信息系统基本构件（量子比特）的有用平台。特别是，此类固态器件的模块化特性开启了将它们连接为量子网络并创建许多量子比特共享的非经典光态的可能性。量子网络的功能依赖于各量子比特间高效且可控的相互作用。在此背景下，我们提出一种方案：激发能不同的光活性量子比特通过色散相互作用与光学腔的共享模式相互耦合。这种通常离共振的相互作用阻碍了量子比特间直接的信息交换。然而，我们提出了一种方案，通过声学调制量子比特激发能，实际上可将预先选定的一对量子比特调至共振，从而在它们之间打开通信信道。该方法潜在地实现对大量物理量子比特的快速（$\sim$ns）且可并行按需控制。我们发展了展示该原理的解析与数值理论模型，并提出了验证理论预测的可行实验方案。