JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протокол представлен практический поколения и последовательной обработки высокой мерных частоты bin запутанные Фотон государств с использованием интегрированных микро полостей и стандартные телекоммуникационные компоненты, соответственно.

Аннотация

Мы представляем метод для поколения и последовательной обработки импульсных квантовой частоты Комбс. До сих пор методы подготовки высокой мерного государств на чипе практическим образом остается недостижимой из-за растущей сложности квантовых схем, необходимых для подготовки и обработки таких государств. Здесь, мы приводим как высокий мерных, частота bin запутанные, два Фотон государства могут быть собраны в поколение стабильной, высокая скорость с помощью вложенных полости, активно к морю режим возбуждения нелинейного микро-полости. Этот метод используется для производства импульсных квантовой частоты Расчески. Кроме того мы представляем как квантовых состояний может быть последовательно манипулировать, используя стандартные телекоммуникационные компоненты, такие как Программируемые фильтры и электро оптические модуляторы. В частности мы покажем в деталях, как для выполнения измерений характеристик государственного реконструкции матрицы плотности, совпадение обнаружение и определение спектра одиночных фотонов. Представленные методы формируют доступной, реконфигурируемых и масштабируемую основу для сложных высокого мерного государства подготовки и обработки протоколов в частотной области.

Введение

Контроль за квантовых явлений открывает возможность для новых приложений в таких областях, как безопасное квантовой связи1, мощные квантовой обработки информации2и квантовой зондирования3. В то время как активно изучаются различных физических платформ для реализации квантовых технологий4, оптических квантовых состояний являются важным кандидатами, как они могут exhibit раз длинные последовательности и стабильности от внешних шумов, отличные передача свойств, а также совместимость с существующими телекоммуникаций и технологий чип (CMOS) кремния.

На пути к полной реализации потенциала фотонов для квантовых технологий, состояние сложности и информационного содержания может быть увеличена за счет использования несколько запутанный сторон и/или высокой размерности. Однако на чипе поколения таких оптических государств не хватает практичности как установок являются сложными, не отлично масштабируемые и/или использовать высоко специализированные компоненты. В частности, требует высоких мерного пути запутывание figure-introduction-1167 когерентно возбужденных идентичные источники и разработать схемы луча сплиттеры5 (где figure-introduction-1347 это размерность государства), в то время как время запутывание потребностей комплекса Интерферометры мульти руки6. Удивительно,-частотное хорошо подходит для масштабируемых поколения и контроля сложных государств, как свидетельствуют ее недавние эксплуатации в квантовой частоты Расчески (QFC)7,8 с помощью сочетания интегральной оптике и телекоммуникационной инфраструктуры9и представляет собой многообещающие рамки для будущих квантовой информационных технологий.

На чипе QFCs создаются с использованием нелинейных оптических эффектов в комплексной микро полостей. Используя такие нелинейные микро резонатор, два запутанных фотонов (отмечено как сигнал и отводные) производятся путем спонтанной Четырехволновое смешивания, через уничтожение двух фотонов возбуждения - с результирующей пара генерируется в суперпозиции полости режимы-равномерно резонансной частоты (рис. 1). Если есть согласованности между режимами отдельных частоты, частота bin запутанные государство является форматом10, который часто называют locked режиме два фотона состояние11. Эта волна государство-функция может быть описана,

figure-introduction-2761

Здесь figure-introduction-2865 и figure-introduction-2937 являются сингл частоты режиме холостой и сигнала компонентов, соответственно, и figure-introduction-3087 является амплитуда вероятности для figure-introduction-3192 -й сигнал холостой режим пара.

Предыдущие демонстрации на чипе QFCs выделить их универсальность как жизнеспособной квантовой информации платформ и включают Расчески коррелированных фотоны12, кросс поляризованных фотонов13, запутанные фотоны14,15 , 16, мульти Фотон государства15, и частота bin запутанные государств9,17. Здесь мы предоставляем подробный обзор платформы QFC и протокол для высоких мерных частоты bin запутанные поколение оптических государства и управления.

Будущее Квантовая приложений, особенно тех, чтобы быть сопряжена с высокоскоростным электроники (для своевременной обработки информации), требуют высокой скорости поколения высокой чистоты Фотон государств в компактный и стабильной установки. Мы используем схему активно режим блокировки, вложенные полости производить QFCs в пределах телекоммуникаций S, C и L частотных диапазонах. Микро кольцо включена в больших импульсных лазерных полость, с оптического усиления (предоставляемые эрбий допированном волокон усилителя EDFA) фильтруется в соответствии с пропускной способностью микро кольцо возбуждения18. Режим блокировки активно реализуется через-электрооптического модуляции полости потери19. Изолятор гарантирует, что пульс распространение единого направления. В результате пульс поезд имеет очень низкое Среднее квадратическое (СКО) шума и экспонаты перестраиваемый второгодников и пульс полномочия. Высокая изоляция узкополосный режекторный фильтр отделяет излучаемых фотонов QFC из поля возбуждения. Затем эти одного фотонов ориентируются на основе волокон для контроля и обнаружения.

Наша схема является шагом к высокая скорость создания, малогабаритный QFC источник, как все компоненты, используемые потенциально могут быть интегрированы в фотонных микросхему. Кроме того импульсного возбуждения особенно хорошо подходит для квантовой приложений. Во-первых глядя на пару микро полость резонансов симметричный для возбуждения, он создает два Фотон государства, где каждый фотон характеризуется одночастотный режим – Центральный для линейных оптических квантовых вычислений20. Также, мульти Фотон государства может быть порождена переезда в более высокой мощности возбуждения режимов и выбрав несколько пар сигнал холостой15. Во-вторых как фотоны преобразуются в известное время windows соответствующий импульсным возбуждением, пост-обработки и стробирования может осуществляться для улучшения состояния обнаружения. Возможно наиболее значительно, наша схема поддерживает высокий поколения ставки Фотон государств с использованием гармонический режим блокировки без снижения совпадение случайное отношение (автомобиль) – который может проложить путь для высокоскоростных, многоканальный квантовой информации технологий.

Чтобы продемонстрировать влияние и возможности в частотной области, управления QFC государств должны быть выполнены в целевых путей, обеспечивая высокую эффективность преобразования и согласованности государственных. Для удовлетворения таких требований, мы используем каскадные Программируемые фильтры и фаза модуляторы-установленные компоненты в телекоммуникационной отрасли. Программируемые фильтры может использоваться для навязывания произвольных спектральных амплитуды и фазы маски на одного фотонов, с разрешением достаточно для решения каждой частоты режим индивидуально; и электро оптические этап модуляторы, движимый радиочастотного (RF) сигнала генераторов облегчить смешивания частота компоненты21.

Наиболее важным аспектом этой схемы управления является, что она работает на всех режимах квантовой фотонов одновременно в один пространственный режим, с помощью одного элемента управления элементами. Увеличение размерности квантового состояния не приведет к увеличению сложности установки, в отличие от пути или время Бен запутанность схемы. Также, все компоненты являются внешне реконфигурируемых (смысл операции могут быть изменены без изменения установки) и использование существующей телекоммуникационной инфраструктуры. Таким образом существующих и предстоящих событий в области сверхскоростной оптической обработки могут быть непосредственно переданы элемент масштабируемых квантовых состояний в будущем.

В резюме эксплуатация в частотной области, QFCs поддерживает высокий скорость генерации сложных квантовых состояний и их контроля и, таким образом хорошо подходит для использования сложных государств в отношении практических и масштабируемых квантовых технологий.

протокол

1. поколение высокой мерных частоты bin запутанные государствами посредством импульсного возбуждения

  1. По схеме, изложенной в рисунке 2 (в стадии зарождения) подключение каждого компонента с помощью поляризации поддержание световодов (для повышения экологической устойчивости).
  2. Подключите источник питания к амплитуда электро оптического модулятора и применить DC напряжения смещения, тюнинг значение смещения до тех пор, пока оптическая мощность, передаваемая через него примерно вдвое (измеряется с помощью Измеритель оптической мощности), например., таким образом, что пик значение передачи 2 МВт вдвое до 1 МВт.
  3. Измерьте длину приблизительный внешний полости. Вычислить расстояние режим внешние полости, используя отношения,
    figure-protocol-824
    где figure-protocol-901 режим внешние полости интервалов, c — скорость света в вакууме, figure-protocol-1044 является эффективным показателем полости среднего, и L -длина внешних полости. Например для полости 20 м, состоит из волокон с эффективной преломления 1,46, интервал режиме приблизительное полости бы 10.2 МГц.
  4. Включите EDFA приступить к генерации.
  5. Вставьте быстро фотодиода установки в полость муфты или другие порты кольцо. Подключите сигнал фотодиода осциллограф соблюдать интенсивности возбуждения поля в области времени.
  6. Установите разрешение времени осциллограф < 100 л.с. (через ручку горизонтальной шкале) с целью устранения импульсов ns масштаба. На этом шаге без активации, модулятор вывод на осциллограф покажет нестабильной пульс операции с низким качеством, высокой шума импульсов.
  7. Подключите функцию генератор к амплитуда электро оптического модулятора. Установите частоту генератора вывода функции интервал режиме (приблизительно) внешние полости, нашли выше (или гармоники). Этот сигнал выполняет режим блокировки. Выбор формы импульса (прямоугольный) или синусоиды для амплитудной модуляции. Включите функции генератора.
  8. Настройки частоты генератора функция РФ и DC, смещение для оптимизации и стабилизировать пульс поезд фигуру на осциллограф. Если используется импульсный сигнал вождения, оптимизируйте его Скважность импульсов.
  9. Вручную настраивать усиления EDFA сократить (или увеличить) интенсивность импульсов для режима, где свойства созданного фотонов, нужным пользователем (автомобиль является полезным показателем здесь - см. ниже подробную информацию о его измерения). Для этого Сравните гистограммы соответствующих совпадение, порожденных визуальный интерфейс, который поставляется с электроникой сроков.
  10. Канал канал синхронизации времени электроники с пульс поезд сигнал (обнаружены фотодиод) или РФ режим блокировки синхронизации детекторы одиночных фотонов с поколением пары фотонов.
  11. Чтобы увеличить скорость создания QFCs, диск режим блокировки модулятор на высших гармоник интервала частоты внешней полости при одновременно увеличения усиления EDFA, чтобы обеспечить такую же мощность в импульсе — это поддерживает Фотон пару автомобилей во время повышая уровень производства пара (рис. 3). Для этого увеличение частоты вывода функции генератора и усиления EDFA соответственно.

2. контроль над высоким мерных частоты bin запутанные государства

  1. По схеме, изложенной в рисунке 2 (стадии контроля) Подключите все компоненты, с помощью поляризации поддержание волокон. Начиная с узкополосный режекторный фильтр в схеме поколения, подключите в серии первый программируемый фильтр, фаза модулятор и второй программируемый фильтр. Наконец, подключите один фотон детекторы для целей измерения.
  2. Программируемый фильтр операции
    Примечание: В зависимости от конкретных приложений/измерение выполняется, будет отличаться параметры управления QFC и амплитуды и фазы маски, применяется к частоте режимы должны определяться соответственно. Амплитуда маска может использоваться для ослабления или блокировать определенные режимы частоты и фазы маска может распространять произвольных фазовый сдвиг на каждом режиме.
    1. Определите необходимые маски для нужного приложения/измерения.
    2. Через визуальный интерфейс программируемый фильтр22установите амплитуда желаемой частоты режим каналов и смягчить все остальные.
    3. Аналогичным образом нанесите фаза (фаза, применяется на нежелательные каналы неважно, как они полностью смягчены). Управление программируемый фильтр с визуальный интерфейс, где выбираются желаемой частоты.
  3. Фазовая модуляция операция
    1. При использовании фазовая модуляция, движимый периодический сигнал, разделить каждый спектральных компонент на стороне полос равномерно по частоте сигнала генератора, который является движущей фазы модулятор. Используйте это для смешивать несколько разных квантовой частоты режимов, аналогичных с пространственной луч сплиттеры в путь запутанность схемы. В квантовой режима электро оптической модуляции фазы считается квантовой рассеяние операции23.
    2. Определить целевой частоты режимы (зависит от figure-protocol-5428 и измерения/обработка выполняется) и рассчитать напряжения шаблон (частота и амплитуда синусоиды генератора) для оптимизации желаемого figure-protocol-5633 значения (см. ниже для некоторых подробности об этом).
    3. Подключение генератора сигнала усилитель РФ, с помощью кабелей низкого потери (например SMC кабели). Соедините выход усилителя RF модулятор фазы, также с помощью адекватных ВЧ кабели. После того, как все заканчивается РФ подключены и должным образом прекращено, смещения усилитель РФ.
    4. Убедитесь, что усилитель РФ обладает достаточной Выходная мощность водить электро оптические этап модулятор с достаточно напряжения для удовлетворения желаемого смешивания условий — это порядка несколько figure-protocol-6269 (Полуволновые напряжения фазы модулятор). Кроме того убедитесь, что ВЧ Кабели и разъемы являются адекватными для пропускной способности и частоты диапазона движения сигнала.
    5. Установка генератора сигнала RF (который является движущей модулятор фаза) с частотой, которая будет перекрывать желаемого режима с созданной стороне полосы (например., 33 ГГц).
    6. Включите генератор сигнала смешивать режимы частот.
    7. Чтобы убедиться, что применяется правильное модуляции, отправить непрерывном лазера через фазу модулятор и проверьте, что спектр вывода соответствует предполагаемой модуляция с помощью анализатора оптического спектра (параметры модуляции может быть далее оптимизированный, см. примечания).
      Примечание: Оптимизация смешивания режимов частоты (определение оптимальной функции частоты и амплитуды) сильно зависит от желаемого смешивания схемы, эксперимент выполняется и государственные размерность figure-protocol-7283 . Если возможно смешивая схемы следует смешивать режимы недалеко от начальной частоты режиме (при низкой-целое число боковых полосах) для повышения эффективности перемешивания. Например если figure-protocol-7550 , перемешивание рекомендуется происходят на полпути между режимами две частоты (таким образом, фазовая модуляция должна определяться с частотой, которая имеет целое несколько равных половины квантовой режиме частота интервалов, или бесплатно Спектральный диапазон (FSR)). Однако, для figure-protocol-7919 , перемешивание рекомендуется происходят в режиме частота центр (фаза модуляция должна определяться на частоте с целое несколько равных в FSR). Например, с figure-protocol-8151 и микро полость figure-protocol-8237 ГГц, фазовая модуляция вождения сигнала устанавливается на 33,33 ГГц таковы, что figure-protocol-8388 боковой перекрывается с соседними режимами частоты - оставляя также достаточной интенсивности в центре Частотный режим. Это приводит к перекрытия боковых полосах соседние режимы figure-protocol-8636 , figure-protocol-8714 и figure-protocol-8786 в режиме частота центр figure-protocol-8879 . На рисунке 4a визуализирует примером процесса модуляции и боковой коэффициенты. Каждый режим частоты проходит же фазовая модуляция и создает тот же распределения боковой, но центру о оригинальной частоты режиме (рис. 4a). Одночастотный режим боковая полоса амплитуд рассчитываются как коэффициенты Фурье24,
      figure-protocol-9351
      где figure-protocol-9428 передается амплитуда figure-protocol-9519 sideband -й, figure-protocol-9608 , фаза Модулятор управляется в, частота figure-protocol-9718 шаблон фазовая модуляция (периодические с частотой figure-protocol-9839 ), и figure-protocol-9920 является аргумент функции периодических модуляции (figure-protocol-10041). Для синусоидального сигнала вождения figure-protocol-10150 , сторона полосный амплитуд описаны расширения Якоби-гнев,
      figure-protocol-10288
      figure-protocol-10361
      где figure-protocol-10438 это figure-protocol-10512 - арные функции Бесселя первого рода, оценивается в figure-protocol-10640 и figure-protocol-10712 это максимальный фазовый сдвиг (где figure-protocol-10818 является амплитуда напряжения сингл тона водительские сигнала).

3. обработка высокой мерных частоты bin запутанные государства

  1. Спектр одиночных фотонов
    1. Вставьте после фильтрации поля возбуждения от QFC, на выходе фильтр программируемый детектор одиночных фотонов.
    2. Через программируемый фильтр компьютерного программного обеспечения развертки по пропускной способности полностью программируемый фильтр, используя маску амплитуды узкие полосовой фильтр, измерения Фотон количество ставок в зависимости от частоты. Например если визуальный интерфейс/управления сценарий в MATLAB используется (что сопряжено с управления программируемых фильтра и сроков электроника), введите значения полосы пропускания фильтра и шаг номер и нажмите кнопку «Запустить». Убедитесь, что достаточное время интеграции для получения надлежащего Фотон подсчитывает.
    3. Чтобы восстановить весь спектр от этих данных, участок (например, с помощью скрипта Matlab) Фотон игр ставки против соответствующей длины волны (полосовой фильтр центр) где они были приобретены.
  2. Совпадение измерение
    1. Чтобы выполнить измерение совпадение, Сплит и маршрутизации сигнала и направляющее фотоны отделить детекторы одиночных фотонов. Если программируемый фильтр имеет несколько портов, используйте его для выполнения разделения. В противном случае вставьте плотной-спектрального мультиплексор (DWDM) до детекторы одиночных фотонов и использовать это для маршрутизации фотонов.
    2. Выберите сигнал и направляющее пары (например, второй резонансной линии относительно частоты возбуждения, сигнал-2 и отводные-2) с использованием программируемых фильтр (через интерфейс, предоставленный программного обеспечения) и направлять их на две отдельные одиночных фотонов детекторов. Например для WaveManager программного обеспечения, нажмите кнопку подменю FlexGrid, связанная с, нажмите кнопку «Добавить» и введите порт, волны и вывода для выбранного канала22.
    3. Запишите время прибытия сигнала и направляющее фотонов с использованием времени аналого цифрового преобразователя. Из этих измерений Вычислите время задержки между двумя фотонов. Участок гистограммы (например, с помощью скрипта Matlab) совпадения подсчитывает время задержки figure-protocol-13261 между сигналом и отводные — это обеспечивает совпадение измерения.
      Примечание: Автомобиль метрики сравнивает количество правда случайно сгенерированный Фотон пар с отсчеты случайного совпадения, вытекающих из нескольких Фотон процессов и темные графов.
    4. Из выше Вычисляемые измерения, записать число отсчетов в центр пик (случайностей, вытекающих из фотонов, производится в том же импульса, вокруг нулевой задержки, figure-protocol-13760 ) — это значение совпадение.
    5. Запишите среднее количество пунктов в каждой стороне пик (совпадения фотонов производятся в разных импульсов, где figure-protocol-13990 является кратной пульс поезд период, т.е., обратное частота следования импульсов), это случайное значение.
      Примечание: Автомобиль это просто отношение этих двух значений (значение значение/случайное совпадение).
  3. Реконструкция матрицы плотности
    Примечание: Процесс восстановления матрицы плотности зависит от нескольких параметров состояния квантовой: размерность фотоны, количество фотонов, и какие режимы измеряются. Количество сырых измерений равнаfigure-protocol-14564, гдеfigure-protocol-14638Это размерность иfigure-protocol-14724Это количество фотонов. Так например, пару двух фотонов с размерностьfigure-protocol-14862потребует 81 измерений. Этот протокол будет наметить общий процесс реконструкции матрицы плотности, с примерами для парыfigure-protocol-15051Частотный режим фотонов.
    1. Определите набор базисных векторов для желаемого состояния и набор проекции векторов (см. ниже подробную информацию о том, как правильно выбрать эти).
    2. С совпадением измерения используйте либо программируемый фильтр или сигнал маршрут DWDM и направляющее фотоны для разделения детекторы одиночных фотонов.
    3. Через программируемый фильтр программное обеспечение управления выберите нужную частоту режимы и смягчить все остальные. Значения этапа маска для реализации каждой проекции wavevector индивидуально и записывать измерения совпадение. Важно позволить то же время интеграции между различными проекции совпадение графов.
    4. С помощью пользовательского сценария, вычисления матрицы плотности фотонов, используя сырье совпадение количество измерений каждого проекции wavevector (соответствующих вычислительных подробности см. ниже).
      Примечание: При определении базисных векторов для измерения матрицы плотности, они должны охватывать пространстве состояний. Для пример являются базисных векторов
      figure-protocol-16183
      Для государства, figure-protocol-16273 , плотность матрица описывает квантовое состояние,
      figure-protocol-16403
      Матрицы плотности для любой реальной физической системы должны быть положи́тельно определённая эрмитова матрица - но из-за шума, это не всегда может быть дело. В случае примера с выбранной основу wavevector для идеальной максимально частоты запутанные состояния может быть представлено как
      figure-protocol-16769
      и таким образом, будет теоретической плотности матрицы:
      figure-protocol-16901
      Проекция измерений на серии проекции wavevectors, figure-protocol-17024 . Приведены счетчики совпадение для каждого прогноза,
      figure-protocol-17157
      где figure-protocol-17234 константа (определение см. ниже).
    5. Выберите набор ортогональных figure-protocol-17378 , нормированный матрицы, figure-protocol-17479 , что
      figure-protocol-17564
      где figure-protocol-17641 след, figure-protocol-17717 — это измерение, figure-protocol-17804 — это количество фотонов, и figure-protocol-17902 является функция дельта Кронекера. Эти матрицы могут быть построены с использованием специальных унитарное Су (figure-protocol-18083) Генераторы (из которых есть figure-protocol-18182 ), наряду с единичной матрицы, через все возможные тензор продукт комбинации25. Смотрите ниже ортогональные матрицы пример случай.
    6. Реконструировать матрицы плотности, figure-protocol-18460 , через следующие отношения,
      figure-protocol-18568
      figure-protocol-18641
      figure-protocol-18714
      figure-protocol-18787
      где figure-protocol-18864 Фотон подсчитывает для figure-protocol-18957 -й проекции вектора, figure-protocol-19054 являются проекции векторов (см. следующий шаг), где figure-protocol-19176 и figure-protocol-19248 рассчитываются согласно определению уравнение.
      Примечание: Wavevectors проекции для примера дела являются,
      figure-protocol-19431figure-protocol-19500
      figure-protocol-19573
      figure-protocol-19646
      figure-protocol-19719
      figure-protocol-19792
      figure-protocol-19865
      figure-protocol-19938
      figure-protocol-20011
      Экспериментально эти wavevectors реализуются путем придания соответствующей фазовый сдвиг на каждом режиме через программируемый фильтр. Обратитесь к предыдущей публикации25 для обсуждения на проекции векторов. Ортогональные набор матриц, figure-protocol-20347 для примера случай выбираются сначала с помощью генераторов SU(3) наряду с единичной матрицы,
      figure-protocol-20514
      figure-protocol-20587
      figure-protocol-20660
      figure-protocol-20733
      figure-protocol-20806
      figure-protocol-20879
      figure-protocol-20952
      figure-protocol-21025
      figure-protocol-21098
      и вычисляются как,
      figure-protocol-21193
    7. Для более углубленного обсуждения высокой мерного состояние восстановления обратитесь к ссылке 25 25.

Результаты

Изложил схему для генерации и контроля государств высокой мерных частоты bin (на основании возбуждения нелинейного микро полостей, рис. 1) показано на рисунке 2. Эта установка использует стандартные телекоммуникационные компоненты и явл?...

Обсуждение

Оптических частот домен, через QFCs, выгодно в квантовой приложений для целого ряда причин. Операции являются глобальными, Исполняющий обязанности на все государства одновременно, что приводит в дизайн, который не масштаб размера или сложности как увеличение размерности государства. Эт?...

Благодарности

Мы благодарим р. Helsten за техническую информацию; P. Кунг от QPS Photronics за помощь и оборудование для обработки; а также QuantumOpus и N. Бертоне оптоэлектронные компоненты за их поддержку и за предоставление нам Фотон искусство обнаружения оборудования. Эта работа стала возможной благодаря следующие источники финансирования: естественные науки и инженерных исследований Совет из Канады (СЕНТИ) (Steacie, стратегических, обнаружения и ускорение грантов схем, Ванье Канада Магистратура стипендии, Стипендия УСРА); Mitacs (IT06530) и PBEEE (207748); МЭСИ PSR-СИИРИ инициатива; Канада Председатель исследовательской программы; Австралийский исследовательский совет открытие проектов (DP150104327); Европейский союз Horizon 2020 исследований и инновационной программы под Марии Склодовской-Кюри Грант (656607); Программа CityU SRG-Fd (7004189); Программа исследований стратегический приоритет Китайской академии наук (XDB24030300); Программа (Мари Кюри действия) люди FP7 программы Европейского союза по соглашению ри Грант INCIPIT (PIOF-GA-2013-625466); Правительство Российской Федерации через НИУ ИТМО стипендий и профессора программа (Грант 074-U 01); Программа 1000 таланты Сычуань (Китай)

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Superconducting Nanowire Single-Photon Detector SystemQuantum OpusOpus One
Electro-optic phase modulatorEO-SpaceLow loss model
Programmable filterFinisar WaveShaper 4000s
Timing electronicsPicoQuantHydraHarp 400
Micro-ring resonator200 GHz FSR micro-ring resonator made from high refractive index glass. See Ref. 24 for platform details.
Erbium-doped fiber amplifierKeopsysPEFA-SP-C-PM-27-B202-FA-FA
Electro-optic amplitude modulatorOclaro SD40
RF tone sourceRohde & SchwarzSMP 04
RF tone amplifierRF-LambdaRFLUPA27G34GA
Function generatorTetronixAFG 3251
IsolatorGeneral PhotonicsNISO-S-15-SS-FC/APF
OscilloscopeTetronix TDS5052B
PhotodiodeFinisarXPDV 50 GHz
DWDMOptiWorksDWFUQUMD08BN
Power supplyMadellCA18303D

Ссылки

  1. Kimble, H. J. The quantum internet. Nature. 453 (7198), 1023-1030 (2008).
  2. Knill, E., Laflamme, R., Milburn, G. J. A scheme for efficient quantum computation with linear optics. Nature. 409 (6816), 46-52 (2001).
  3. Israel, Y., Rosen, S., Silberberg, Y. Supersensitive Polarization Microscopy Using NOON States of Light. Physical Review Letters. 112 (10), 103604 (2014).
  4. Ladd, T. D., Jelezko, F., Laflamme, R., Nakamura, Y., Monroe, C., O'Brien, J. L. Quantum Computing. Nature. 464 (7285), 45-53 (2010).
  5. Schaeff, C., Polster, R., Lapkiewicz, R., Fickler, R., Ramelow, S., Zeilinger, A. Scalable fiber integrated source for higher-dimensional path-entangled photonic quNits. Optics Express. 20 (15), 16145 (2012).
  6. Thew, R., Acin, A., Zbinden, H., Gisin, N. Experimental realization of entangled qutrits for quantum communication. Quantum Information and Computation. 4 (2), 93 (2004).
  7. Pasquazi, A., et al. Micro-combs: A novel generation of optical sources. Physics Reports. , (2017).
  8. Caspani, L., et al. Multifrequency sources of quantum correlated photon pairs on-chip: a path toward integrated Quantum Frequency Combs. Nanophotonics. 5 (2), 351-362 (2016).
  9. Kues, M., et al. On-chip generation of high-dimensional entangled quantum states and their coherent control. Nature. 546 (7660), 622-626 (2017).
  10. Olislager, L., et al. Frequency-bin entangled photons. Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics. 82 (1), 1-7 (2010).
  11. Lu, Y. J., Campbell, R. L., Ou, Z. Y. Mode-Locked Two-Photon States. Physical Review Letters. 91 (16), 1636021-1636024 (2003).
  12. Reimer, C., et al. Integrated frequency comb source of heralded single photons. Optics Express. 22 (6), 6535-6546 (2014).
  13. Reimer, C., et al. Cross-polarized photon-pair generation and bi-chromatically pumped optical parametric oscillation on a chip. Nature Communications. 6, 8236 (2015).
  14. Grassani, D., et al. Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons. Optica. 2 (2), 88 (2015).
  15. Reimer, C., et al. Generation of multiphoton entangled quantum states by means of integrated frequency combs. Science. 351 (6278), 1176-1180 (2016).
  16. Mazeas, F., et al. High-quality photonic entanglement for wavelength-multiplexed quantum communication based on a silicon chip. Optics Express. 24 (25), 28731 (2016).
  17. Imany, P., et al. Demonstration of frequency-bin entanglement in an integrated optical microresonator. Conference on Lasers and Electro-Optics. 62 (19), (2017).
  18. Roztocki, P., et al. Practical system for the generation of pulsed quantum frequency combs. Optics Express. 25 (16), 18940 (2017).
  19. Haus, H. A. Mode-locking of lasers. IEEE Journal on Selected Topics in Quantum Electronics. 6 (6), 1173-1185 (2000).
  20. Walmsley, I., Raymer, M. Toward Quantum-Information Processing with Photons. Science. 307, 1733-1735 (2005).
  21. Olislager, L., Woodhead, E., Phan Huy, K., Merolla, J. M., Emplit, P., Massar, S. Creating and manipulating entangled optical qubits in the frequency domain. Physical Review A - Atomic, Molecular, and Optical Physics. 89 (5), 1-8 (2014).
  22. . Finisar WaveShaper Software Available from: https://www.finisar.com/optical-instrumentation (2018)
  23. Capmany, J., Fernández-Pousa, C. R. Quantum model for electro-optical phase modulation. Journal of the Optical Society of America B. 27 (6), A119 (2010).
  24. Stocklin, F. . Relative sideband amplitudes versus modulation index for common functions using frequency and phase modulation. , (1973).
  25. Thew, R. T., Nemoto, K., White, A. G., Munro, W. J. . Qudit quantum-state tomography. , 1-6 (2002).
  26. Moss, D. J., Morandotti, R., Gaeta, A. L., Lipson, M. New CMOS-compatible platforms based on silicon nitride and Hydex for nonlinear optics. Nature Photonics. 7 (8), 597-607 (2013).
  27. Caspani, L., et al. Integrated sources of photon quantum states based on nonlinear optics. Light: Science & Applications. 6 (11), e17100 (2017).
  28. Guo, X., Zou, C., Schuck, C., Jung, H., Cheng, R., Tang, H. X. Parametric down-conversion photon-pair source on a nanophotonic chip. Light: Science & Applications. 6 (5), e16249 (2016).
  29. Jiang, W. C., Lu, X., Zhang, J., Painter, O., Lin, Q. Silicon-chip source of bright photon pairs. Optics Express. 23 (16), 20884 (2015).
  30. Xiong, C., et al. Slow-light enhanced correlated photon pair generation in a silicon photonic crystal waveguide. Optics Letters. 36 (17), 3413 (2011).
  31. Kumar, R., Ong, J. R., Savanier, M., Mookherjea, S. Controlling the spectrum of photons generated on a silicon nanophotonic chip. Nature communications. 5, 5489 (2014).
  32. Shan, X., Cleland, D., Ellis, A. Stabilising Er fibre soliton laser with pulse phase locking. Electronics Letters. 28 (2), 182 (1992).
  33. Shan, X., Spirit, D. M. Novel method to suppress noise in harmonically modelocked erbium fibre lasers. Electronics Letters. 29 (11), 979-981 (1993).
  34. Thoen, E. R., Grein, M. E., Koontz, E. M., Ippen, E. P., Haus, H. A., Kolodziejski, L. A. Stabilization of an active harmonically mode-locked fiber laser using two-photon absorption. Optics Letters. 25 (13), 948 (2000).
  35. Harvey, G. T., Mollenauer, L. F. Harmonically mode-locked fiber ring laser with an internal Fabry-Perot stabilizer for soliton transmission. Optics Letters. 18 (2), 107 (1993).
  36. Gee, S., Quinlan, F., Ozharar, S., Delfyett, P. J. Simultaneous optical comb frequency stabilization and super-mode noise suppression of harmonically mode-locked semiconductor ring laser using an intracavity etalon. IEEE Photonics Technology Letters. 17 (1), 199-201 (2005).
  37. Babazadeh, A., et al. High-Dimensional Single-Photon Quantum Gates: Concepts and Experiments. Physical Review Letters. 119 (18), 1-6 (2017).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

136

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены