Телекоммуникационный диапазон длин волн

69

, с дальнейшим развитием событий

приводя к еще более высокому η

д

≈ 0.98

70

,

71

, вплотную подойти-

инг идеала η

д

= 1. TESs также может быть оптимизирована для
любой длины волны в видимом и ИК-диапазоне. Критическим
недостатком TES-детектора является его медленная работа с
временем сброса ∼ мксидрожаниемвремени≥ 50 нс. Усилияпо
улучшениювременныххарактеристик TES продолжаются,
а время сброса достигает τ

Р

≈ 460 нс

72

И время дрожит вниз

к τ

j

= 2,3 нс

73

(для фотонов с длиной волны 775 нм) было
продемонстрировано. Тем не менее, эти цифры, по крайней мере
, на два порядка выше, чем можно было бы считать практичными для
PQC, где тактовые циклы

Для практической коммутации летающих фотонов, вероятно, потребуется 10 нс.

Б.

Генерация фотона

Наличие исключительных детекторов не очень полезно, если
вы не можете эффективно создавать высококачественные фотоны, на которых
можно кодировать кубиты.

Вычислительные задачи в ближайшей и долгосрочной перспективе требуют

Возможность одновременной генерации большого

74

(N ≈

10 − 10

11

) число однофотонных состояний. Очевидное

способ добиться этого − иметь большой (N ≈ 10- 10

11

)
количество детерминированных источников, которые могут одновременно
производить один и только один фотон каждый при нажатии
кнопки (т. е. Кроме того, эти
фотоны должны обязательно быть: (а) рациональный сбор так, чтобы
быть отправлены в PQC процессор и не проиграл (напр.,
поглощения, рассеяния, дифракции или эксплуатации несоответствия
в поколение и волокна соединительной процесс); (B) в
чистом квантовом состоянии, и отличить одну от
другой; и (C) совместимы с малыми потерями материал
и высокая эффективность технологии обнаружения сверху. Около
в настоящее время источников, которые должным образом удовлетворяют этому списку, не
существует.

Однако по-настоящему детерминированные, высококачественные
источники фотонов, подобные этому, разрабатываются с использованием различных
физических систем

45

, такие как захваченные ионы и атомы, цвет cen-

Теры в алмазах, полупроводниках, квантовых точках

75

, и

другие, более экзотические методы (например, Ref. [

76

–

78

]). Некоторые из

4

они опираются на использование одного излучателя, который, в
принципе, естественно обеспечивает по требованию однофотонную
эмиссию, в то время как другие-такие как атомный ансамбль

79

И пара-

Метрические нелинейные процессы

80

—требуйте возвещающих сигналов
и переключения, чтобы сделать их таковыми. (Требования для
достижения детерминированной операции на практике будут
рассмотрены в следующем подразделе.)

В то же время ключевая технология для
экспериментальной квантовой оптики-спонтанная параметрическая
нисходящая конверсия.

81

–

83

(SPDC), остается практическим способом
генерировать высококачественные одиночные фотоны
недетерминированно. Разработки в этой технологии эффективно
учитывают приведенный выше список функций (а)-(с). В этом
трехволновом смешении нелинейно χ

(2)

таким образом, фотон накачки от
лазера имеет небольшую вероятность быть преобразованным в
пару "дочерних" (сигнальных и холостых) фотонов. Процесс
должен подчиняться импульсу (k

п

= k

с

+ к

я

, фазовый матч-

ing) и энергии (ω

п

= ω

с

+ ω

я

) законы сохранения, с

к

н

и ω

н

, n = p, s, i - волновые векторы и
угловые частоты накачки, сигнального и холостого фотонов
соответственно.

SPDC является вероятностным, но его можно использовать
для получения “предвещаемого” одиночного фотона (и более сложного мультифотона

84

–

87

) состояний, в которых присутствие
фотона возвещается обнаружением его двойника. В качестве альтернативы
SPDC может производить пары фотонов, которые естественным
образом запутываются в поляризации

88

, поперечные пространственные моды

15

,

89

,

Или частота

90

,

91

При скромных усилиях можно
получить фотонные пары с запутанностью в
кодировании временного бина

22

, или даже в нескольких степенях свободы одновременно-

Таня

92

.

SPDC может быть простым и экономически эффективным способом получения
одиночных фотонов и (запутанных) пар фотонов, но в своей
первоначальной и простейшей форме он далек от идеального
источника фотонов для PQC. Продолжающееся технологическое развитие
меняет это. Среди огромного разнообразия
источников на базе SPDCB, которые были разработаны и проанализированы
за последние годы

45

,

93

–

95

, мы сосредоточимся здесь на каком-то объявлении-