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热原子蒸汽中超纠缠光子的产生
超纠缠光子源因其高信息容量而在量子信息处理中起着至关重要的作用。在本文中，我们展示了一种通过热 87 Rb 原子蒸汽中的自发四波混频 (SFWM) 产生偏振和轨道角动量 (OAM) 超纠缠光子对的便捷方法。偏振纠缠是通过在构成相位自稳定干涉仪的两个光束位移器的帮助下相干地组合两个 SFWM 路径来实现的，OAM 纠缠是通过在 SFWM 过程中利用 OAM 守恒条件实现的。我们的超纠缠双光子源具有高亮度和高非经典性，可能在基于原子-光子相互作用的量子网络中有广泛的应用。© 2020 美国光学学会
硅 CMOS 平台中具有集成泵浦抑制功能的可调量子相关光子源
集成硅光子学凭借其可扩展、高保真度的CMOS制造工艺，以及在标准电信波长下工作的能力，成为量子光子技术的主要候选平台[1,2]。难以区分的相关光子对源是此类平台支持量子网络和信息处理的基本构建模块[1]。当通过自发四波混频 (SFWM) 产生双光子时，最大的挑战是将单光子输出与强的经典泵浦场隔离开来[3]。此前，我们展示了CMOS平台中的第一个光子对源[4]，以及第一个在单个芯片上集成SFWM 腔和泵浦抑制滤波器的源[5]，无需额外的外部泵浦滤波。该全无源器件采用级联阵列，每个波长间隔开微环 SFWM 源，当出现制造差异时，可确保一个源环与基于微环的高阶泵浦抑制滤波器对齐。然而，这种无源设计阻止将此类集成源的多个副本调整到同一波长。在本文中，我们介绍了一种基于微环的源和基于热可调环的集成泵浦抑制滤波器。这消除了源阵列，将设备占用空间减半，并能够在 CMOS 光子学平台上实现和控制多个此类源之间的量子干涉。该设计还包括一个基于我们的双层单向设计 [ 6 ] 的 1550 nm 新型光栅耦合器设计，模拟了 ∼ 1 dB 的光纤到芯片耦合损耗。源电路[图 4] 。 1 (a)]由一个可调微环谐振器SFWM对发生器腔和一个由四个级联的二阶滤波器形成的可调8极带通滤波器组成，占用460×220μm的整体芯片面积，包括
由文建明提供
量子信息科学正处于变革的十字路口，即将彻底改变计算、密码学、通信、网络、计量、传感和成像等多个领域。在各种量子系统中，光子量子比特和中性原子是这场量子革命的关键催化剂。本演讲探讨了这些平台的协同融合，重点是通过相干原子集合中的自发四波混频 (SFWM) 开创窄带纠缠双光子源 [1,2]。值得注意的是，我们最近取得了一项独特的成就，首次通过热原子蒸汽中的自发六波混频 (SSWM) 创建了可靠的真正 W 级三光子源 [3]，其产生速率达到了前所未有的水平。重要的是，这一突破无意中揭示了与几个世纪以来数学和天体力学中著名的三体问题的深刻联系。我们的旅程从基础量子概念开始，调查替代量子比特平台，并深入研究传统的双光子生成方法，如自发参数下转换 (SPDC) 和固体材料中的 SFWM。我们揭示了我们在相干原子内窄带双光子和三光子生成方面的最新突破，有望实现长距离量子信息处理和网络。单光子具有不可动摇的量子特性，可作为多功能信息载体，而中性原子则为培育长寿命量子比特和量子存储器提供了理想的环境。我们揭开了中性原子纠缠生成背后的复杂机制的神秘面纱，揭示了 SFWM 和 SSWM 原理。演讲最后展示了我们的最新进展，强调了我们在窄带纠缠光子中产生无与伦比的相干性和可调谐性的能力。这些属性推动了可扩展量子网络的发展，连接了量子处理器并实现了安全的全球信息交换。当我们踏上这段启迪之旅时，我们阐明了单光子和中性原子在推进量子信息科学和技术中的关键作用，激发了迈向量子未来的新研究途径。