Критическая переменная к непрерывной переменной

207

, частота con-

Версия

208

И так далее.

E.

Интегрированная квантовая фотоника

Внедряя соответствующие достижения в
технологии обнаружения и генерации фотонов, мы
в основном ограничивались “объемной” оптической средой с отдельными
оптическими компонентами, расположенными на столе. По мере того как масштаб
демонстраций PQC растет до все большего числа
фотонов и вентилей, важность технологической
масштабируемости и миниатюризации становится все
более очевидной.

Интегрированные волноводы и оптические чипы предлагают
очевидный путь к реализации схем в масштабе, т. е. с
огромным количеством компактно упакованных компонентов. Таким образом,
эти технологии в настоящее время играют значительную роль в
этой области

209

.

Для волноводной платформы важны несколько характеристик
: достижимая плотность оптических
компонентов; низкие потери на распространение и связь;
способность и скорость активной реконфигурации,
например. Также желательно интегрировать источники и детекторы
на оптический чип.

Различные материалы предлагают свои собственные сильные стороны и
преимущества для реализации практической интегрированной
платформы квантовой фотоники.

Фемтосекундный-лазерно-записанный waveg-

Жидкости (обычно в стакане) поддерживают поляризационные кубиты

210

и не ограничиваются 2D геометрией, позволяющей
реализовать сложные связи в 3D интерферометрических
сетях

211

Ниобат лития, материал, который уже
хорошо зарекомендовал себя в классической интегральной фотонике, является
эффективной и гибкой платформой для источников фотонов и
быстро переключаемых электрооптических компонентов, работающих на
частотах ГГц.

Разрабатываются и разрабатываются как ионно-индифферентные, так и
высокоиндексноконтрастные травленые волноводы.-

7

когерентный насос spli � ng

Генерация фотонов

фотонныйсепаратор on & roun ng

qudit opera � on & analysis

Сигнал

Фотонная пара

Насос

Сцепное устройство gra ng

Фаза-ши-эр

Кроссер

Beamspli er

Источник SFWM

Бездельник

РИС. 2.

Принципиальная схема многомерной кремниевой квантовой фотонной схемы. Перепечатано с разрешения Wang et
al., Science 360, 285291 (2018). Copyright 2018 AAAS. Устройство монолитно объединяет 16 источников фотонных пар, 93
термооптических фазовращателя, 122 многомодовых интерферометрических светоделителя, 256 волноводных кроссеров и 64 оптических решетчатых ответвителя.
Фотонная пара генерируется SFWM в суперпозиции по 16 оптическим модам, создавая перестраиваемую многомерную двудольную
запутанное состояние. Два фотона, сигнал и холостой ход, разделяются массивом асимметричных фильтров интерферометра Маха-Цендера
(MZI) и направляются сетью кроссеров, что позволяет локально манипулировать состоянием с помощью линейных оптических цепей.
Треугольные сети МЗИ выполняют произвольные локальные проективные измерения. Фотоны соединяются с чипом в волокна
с помощью решетчатых ответвителей и регистрируются двумя SNSPD. См. [

204

] подробнее.

Плойд

150

,

168

,

212

–

215

.

Оптические чипы на основе кремния обладают
высокой плотностью компонентов, низкими потерями, способностью или потенциалом
интеграции всех необходимых компонентов и
совместимостью с существующими литейными процессами

216

Огромный
спектр других материальных платформ также находится в стадии
рассмотрения.

На фронте интегрированного обнаружения была проделана большая работа.

Было сделано

217

При встраивании SNSPD в оптические чипы

с момента первой демонстрации в 2011 году (Исх. [

218

]). Это

Постоянные усилия уже обеспечили быструю и эффективную работу

219

,

Низкий уровень шума

220

, быстрый и малошумный

221

, или малошумный, эффективный

И быстро

222

(и еще быстрее

223

) обнаружение в телекоммуникационных сетях

Длина волны.

Значительные усилия прилагаются
для превращения волноводных SNSPD в волноводные PNR-детекторы,
см. [

213

] и ссылки в нем, и

Ссылка. [

65

]. Аналогичные события происходят и на

Сторона интеграции TES

224

,

225

.

Еще ярче ситуация обстоит с интегрированными
фотонными источниками. Нисходящая конверсия на основе QPM, которая в настоящее
время играет ключевую роль в предвещаемой генерации фотонов и фотонных пар
, была фактически впервые продемонстрирована в волокне

101

и

Интегральные волноводы

102

–

104

. Важным преимуществом
здесь является поперечное пространственное удержание трех
(накачки, сигнала, холостого хода) распространяющихся оптических мод по
всей длине нелинейного материала. Это
ограничение позволяет построить источник фотонной пары с

как высокая яркость (абсолютная скорость генерации, рассчитываемая
парами в секунду в режиме на единицу мощности насоса)
, так и высокий КПД. Это
выгодно по сравнению с объемным SPDC, где конфигурация пространственного режима
для высокой яркости отличается от той
, которая обеспечивает высокую эффективность предсказания

121

. Используя
интегрированную технологию, эффективные источники в
диапазоне длин волн телекоммуникаций

226

, в том числе с GVM

227

,

228

,
также были реализованы, что привело к разработке
полноупакованных, размером с банан

229

, и высокоэффективный
источник фотонной пары; и аналогичные источники в различных материальных
платформах

230

,

231

Были продемонстрированы методы
прямой и практической характеристики нелинейных
операций (таких как SPDC) в интегрированной квантовой фотонике.

232

Интегральная оптика также показала возможность использования
более чем одной степени свободы фотона.

230

.