摘要:单光子发射器的有效片上集成是光子集成电路在量子技术中应用的重大瓶颈。如果不是因为当前设备缺乏可扩展性,共振激发固态发射器正在成为近乎最佳的量子光源。目前的集成方法依赖于光子集成电路中成本低廉的单个发射器放置,这使得应用无法实现。一个有前途的可扩展平台基于二维 (2D) 半导体。然而,波导耦合 2D 发射器的共振激发和单光子发射已被证明是难以实现的。在这里,我们展示了一种可扩展的方法,使用氮化硅光子波导同时应变定位来自二硒化钨 (WSe 2 ) 单层的单光子发射器并将它们耦合到波导模式中。我们通过测量 g (2) (0) = 0.150 ± 0.093 的二阶自相关来演示光子电路中单光子的引导,并进行片上共振激发,得到 ag (2) (0) = 0.377 ± 0.081。我们的研究结果是实现可扩展光子量子电路中量子态的相干控制和高质量单光子复用的重要一步。关键词:二维材料、单光子发射器、光子集成电路、量子光子学、共振荧光、应变工程
完整的实验装置如图 S1 所示。超导量子比特遵循文献 [1] 中描述的“3D transmon”设计。单个铝制约瑟夫森结与蓝宝石衬底上的两个 0.4 x 1 毫米天线相连,嵌入空的铝块腔中,固定在稀释制冷机的 20 mK 基温下。transmon 芯片采用电子束光刻、双角蒸发和氧化工艺制成隧道结。光谱测量得出量子比特频率 ν q = 5 . 19 GHz,与下一个跃迁相差非谐性 α/ 2 π = 160 MHz。测得的弛豫时间为 T 1 = 16 µ s,拉姆齐时间为 T 2 = 10 . 5 µ s。读出和驱动脉冲由微波发生器产生的两个连续微波音调的单边带调制产生,微波发生器分别设置在 ν c 0 + 62 . 5 MHz 和 ν q + 62 . 5 MHz,其中 ν c 0 = 7 . 74 GHz 是高功率下的腔体频率(图 S3.a)。调制是通过将这些连续波与 62.5 MHz 的脉冲正弦信号混合来完成的,后者由 4 通道泰克任意波形发生器的两个不同通道合成。所有源均由原子钟同步。两个脉冲合并并通过输入线发送到腔体的弱耦合输入端口,输入线在稀释制冷机的各个阶段用低温衰减器进行滤波和衰减,确保进入设备的热激发可以忽略不计。在静止阶段 (850 mK) 使用商用 (来自 K&L) 低通净化滤波器,截止频率为 12 GHz,而在基准温度下插入自制低通滤波器,该滤波器由封闭在装有 Eccosorb 的红外密封盒中的微带线组成。请注意,图 S1 中表示为“反射探针”的类似线已用于现场估计腔体输入和输出耦合率 Γ a,b = γ a,b