面向可扩展异构量子网络：跨平台的微波-光学转化

可扩展量子网络的发展需要能够将用于超导量子处理器的微波光子转化为适合长距离光纤传输的光学光子的相干接口。本综述调查了近期在 optomechanical、electro-optic 和 magneto-optic 平台上实现微波到光学量子转化的进展，重点关注转换效率、带宽、添加噪声和运行温度。除标准指标外，我们提出内部效率 $\eta_{in}$ 和 磁子衰减率 $\kappa_m/2\pi$ 作为标准化参数， enables 在异构实现之间进行更公正的比较。Optomechanical 系统在毫开尔文温度下实现 93% 的内在声子到光子效率，添加噪声仅为 0.25 个量子。基于 LiNbO3 和 AlN 的电光器件，效率从室温以下 1% 进步至毫开尔文系统，内部效率接近 99.5%，添加噪声降至 0.16 个量子于 60 mK，带宽扩展至数十兆赫。磁光（optomagnonic）平台的效率最低（通常 $10^{-10}$ 到 $10^{-8}$），但提供固有的非局域性和宽带磁子运行，基于 拓扑异构结构和磁子挤压的新方法预测可提升至 $10^{-4}$。Optomechanical 系统适合高保真量子态传输，电光转化器适合高带宽相干链路，磁光器件适用于非局域网络组件。我们讨论所有三种平台之间效率与添加噪声的根本权衡，认为异构微波-光学转化正悄然成为分布式量子计算和大规模量子网络的关键使能技术。