薄膜波导中光谱时序调制的非高斯量子操作
量子物理
2025-11-10 v2
摘要
光子平台的发展使我们能够精确控制光的光谱和时序自由度，这一能力对于开发可扩展的量子信息系统至关重要。本文旨在实现薄膜波导中光谱时序模式选择性非高斯量子操作，具体包括单光子减法（SPS）和加法（SPA）。在电信波长 regime 下实现模式选择性的 SPA 和 SPS 具有挑战性。基于先前对近红外模式选择性 SPS 的实验演示，我们present首个实现模式选择性 SPA 和 SPS 的设计框架，利用薄膜锂 niobate 非线性波导平台。我们引入一种逆设计优化方案，通过建模量子光学响应的联合光谱�幅和传递函数，以识别最大化模式选择性和状态纯度的波导和泵参数组合。该方法首先在金属波导设计中进行测试。随后我们利用薄膜波导的色散工程能力，这些波导通过更紧密的光束约束实现了增强的非线性相互作用。我们的发现表明，特别是参数下转换和频率上转换过程，可支持实现下一代量子光子网络所必需的高保真度非高斯操作。
关键词
引用
@article{arxiv.2508.04578,
title = {Spectro-temporally tailored Non-Gaussian Quantum Operations in Thin-Film Waveguides},
author = {Peter Namdar and Patrick Folge and Carlos E. Lopetegui and Silia Babel and Benjamin Brecht and Christine Silberhorn and Valentina Parigi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.04578},
year = {2025}
}