Nature Nanotechnol综述:量子点构建光子的量子发射器和大规模量子网络的构建
纳米技术 纳米 2021-12-31

构建量子网络大规模硬件对于实现量子技术而言非常关键,在大量的不同硬件平台中,光子网络能够脱颖而出:通过光子构建量子网络能够实现模块化的构建方式,但是构建量子网络面临着较大挑战,需要高品质结构单元,而且需要在模块之间建立接口。通过比较成熟的集成光子学器件制备搭建技术,能够实现小型复杂结构的量子处理器。

固体量子发射器能够构建一种确定的光子-发射界面接口,因此能够实现关键性的量子光子源,实现各种功能,比如单个光子/多个光子纠缠、光子-光子非线性量子门。

有鉴于此,丹麦哥本哈根大学Peter Lodahl等综述报道了列举了一些量子点器件的种类,展示了光子-发射器接口的物理性质,包括主要需要大量构建的光子结构单元,讨论了目前性能最优秀的量子器件。

本文要点:

(1)

作者在综述中主要对量子点及其器件进行总结,而且总结报道能够用于其他量子发射器平台(原子、空穴中心、分子、超分子)的方法。此外,作者总结了在量子通讯、量子计算领域的相关应用,展示了量子化的技术优势。

(2)

这种光子的复合接口具有广泛的应用前景,比如在自旋或者超导体体系中,非相邻的量子位–量子位相互作用通常非常弱,这导致难以进行量子网络的规模化。由于光子的量子干涉效应非常有效率,能够进行长程相互作用。相关研究中成功实现了离子阱量子计算实现了光子连接。这种接口中需要不同频率之间进行量子相干转导,量子点光子发射器接口能够用于执行量子传导,比如通过相干耦合量子点的拉曼跃迁作用。这种复合接口为使用物质的自由度进行计算,为使用光子作为传输连接提供更多机会。

(3)

通过目前这种相干的确定性光子-发射器界面,说明这种复杂界面的优势,有助于实现大规模量子干涉网络。

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参考文献

Uppu, R., Midolo, L., Zhou, X. et al. Quantum-dot-based deterministic photon–emitter interfaces for scalable photonic quantum technology. Nat. Nanotechnol. 16, 1308–1317

DOI: 10.1038/s41565-021-00965-6

https://www.nature.com/articles/s41565-021-00965-6


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