Которые полностью некоррелированы в своем спектре

126

–

128

,
полностью устраняя необходимость спектральной фильтрации с потерями.
Продолжается исследование эффективности и ограничений
периодически опрашиваемых источников ГСМР

129

–

132

И даже инструменты

Для полной оптимизации SPDC теперь доступны

133

.

Эти разработки обеспечили огромный скачок
вперед для технологии SPDC, помогая ей приблизиться к

5

удовлетворяет многим критериям (а)-(в) для идеальной
генерации фотонов. Предвещающая эффективность подскочила

55

,

134

до уровня выше
0,8. Запутанное качество государства труднее исследовать из-
за разнообразия используемых показателей заслуг.
Сосредоточившись на паре стандартных,
можно сказать, что чистота квантового состояния превышает ≥ 0,997 (См. [

135

]) были замечены, и

Запутанное состояние качеств—равносильно верности

136

при максимально запутанном состоянии—выше 0,99 были
достигнуты в лабораторных условиях

52

,

135

,

137

–

139

Эти высокоэффективные
источники также позволили провести важные
эксперименты по верификации запутанности.

52

,

140

И квантовый

Метрология

55

.

Однако эти достижения связаны с тем, что происходит, когда
генерируется фотонная пара—сам процесс генерации пары
является вероятностным. В следующем разделе мы рассмотрим
, как SPDC или другие технологии могут быть использованы для
детерминированной генерации одиночных фотонов.

С.

Детерминированная генерация фотона

Фотонная пара

Источники

От

SPDC

и

Похожие

Процессы—как

Спонтанный

Четырехволновый

Смешивание

(SFWM)

141

–

144

—являются не только недетерминированными, но и

Обычно работают при низких вероятностях генерации.

Чтобы поддерживать высокое качество состояния одного фотона,
мощность накачки должна быть низкой, иначе
одновременно будут генерироваться несколько пар фотонов

145

. Это ограничивает
практическую вероятность генерации фотонных пар ξ для SPDC
и аналогичных процессов до ξ

1%. Прямое объединение
массива из n таких источников (которые вместе будут производить
n одновременных пар с вероятностью ξ

н

) генерировать
большее квантовое состояние по существу не является жизнеспособным вариантом
для масштабируемого фотонного квантового компьютера.

Более приемлемой альтернативой является использование сдерживающего фактора-

Мини-источник фотонов.

В последние годы фотон-на-

Источники спроса на основе квантовых точек

146

, оба свободны-

Космос

75

,

147

,

148

И интегрирован

149

–

151

в оптические
волноводы, продемонстрировали значительное увеличение
яркости, что позволило экспериментально продемонстрировать новые квантовые вычисления

152

.

(Стоит отметить, что, хотя
обычно предполагается, что квантовые точки предоставляют одиночные
фотоны по требованию, квантовые точки также могут генерировать
запутанные пары фотонов

24

,

153

–

157

И суперпозиции фотона

Число состояний

158

Хотя квантовые точки

159

Может ку ку-

Пле к оптическим полостям с очень высокой эффективностью

148

,

160

,

161

,
в настоящее время нерешенной проблемой является
эффективное соединение света в одномодовые оптические волокна, с нынешними
эффективностью соединения

162

33% (Исх. [

163

Кроме того, каждая
квантовая точка обычно спектрально отличается от других
из-за структурных и экологических неоднородностей, поэтому
фотоны, испускаемые двумя точками, различимы друг от
друга. PQC опирается на неклассическую интерференцию, и
отсутствие неразличимости затрудняет
увеличение числа одновременно используемых в
эксперименте фотонов. Один из способов исправить это-настроить
спектр излучения различных квантовых точек, чтобы сделать
их неразличимыми

164

,

165

В качестве альтернативы одна квантовая точка

Пульсировал

Лазер

ПЛИС

Пульсировал

Лазер

ПЛИС

Пара фотонов

Насос

сигнал
холостого хода

Источник ГСМР

Переключатель

Детектор

(а)

(b)

РИС. 1.

Схематическое представление двух типов
триггерных источников фотонов на основе SPDC. (Эти понятия могут
быть адаптированы к недетерминированным источникам, основанным на других
технологиях.) а) Схема мультиплексирования, объединяющая несколько
(здесь четыре) вероятностных источников фотонов для обеспечения
повышенной яркости. Детекторы (верхние плечи) используются для того, чтобы
возвещать о производстве фотона одним из источников, который
затем переключается в выходной режим некоторой логикой (например
, программируемой полем решеткой затвора) и матрицей переключателей. Поскольку
параллельно существует несколько источников, эта схема увеличивается, например
вероятность наличия фотона в соответствующем временном бункере
без увеличения вероятности наличия более одного
фотона в этом бункере. Имея достаточное количество источников параллельно и с
низкими потерями, эта схема может приблизиться к идеальному
детерминированному источнику одиночных фотонов. (b) Триггерный источник, который использует только
один вероятностный источник и активную сеть задержки.
Сеть перестраивает генерируемые фотоны во времени так, чтобы
они выходили со стабильной, хотя и меньшей частотой повторения.
Эта схема также обеспечивает детерминированный источник, в принципе.

может быть использован для генерации всех необходимых фотонов. Для
этого импульсный выходной поток фотонов из точки
демультиплексируется в различные пространственные каналы через свободное пространство

166

,

167

Или интегрированные

168

активная оптическая сеть. Затем
мультиплексированные фотоны задерживаются на
соответствующие величины, чтобы одновременно выводиться из
исходной установки.

Подобные активные оптические схемы также могут в принципе
превращать вероятностные источники, такие как SPDC, в
детерминированные. Для этого используется массив источников—
см.

1

(а). Обнаружение сигнальных сигналов от такого
массива будет обозначать, какой источник успешно
сгенерировал фотонную пару. Затем соответствующий объявленный
фотон может быть активно перенаправлен через оптическую
сеть к выходу, в то время как другие фотоны, если
они генерируются, будут отброшены той же сетью. Использование
n источников таким образом теоретически повышает эффективность генерации
до ξ

Много

= 1 − (1 − ξ)

н

, в идеале, без
увеличения мощности насоса, который воздействует на один не-

6

линейный кристалл и, таким образом, без увеличения количества
шума с высоким числом фотонов
от событий генерации нескольких пар. (В принципе, сеть может также отфильтровывать
события генерации нескольких пар, если
используются детекторы разрешения числа фотонов.) Эта концепция

169

,

170

, экспериментатор-

tally продемонстрировала это в 2011 году (Ref. [

171

]), двинулся сиг-