空间域中通用的光子纠缠合成器

多模纠缠是连续变量系统中量子信息的重要资源。基于光学的量子技术大概不会建立在台式体块光学装置上，而可能会采用集成光学。基于级联集成干涉仪的、类体块光学的顺序方案，以当前连续变量所用的最先进低损耗材料来看是不可扩展的。我们分析了当前可用的一种无体块光学类比的紧凑集成器件——非线性波导阵列——的多模连续变量纠缠能力。我们从理论上证明，这一简单紧凑的结构，配合可重构的输入泵浦分布和对输出模式的多模相干探测，构成了空间域中一种通用的纠缠合成器。我们通过在不同编码下解析与数值优化的多模压缩、纠缠和簇态生成展示了这种通用性。我们的结果重新确立了空间编码作为连续变量量子信息处理竞赛中的有力竞争者。