論文の概要: Programmable photonic integrated meshes for modular generation of
optical entanglement links
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.13911v1
- Date: Mon, 29 Aug 2022 22:12:34 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-28 14:26:36.443867
- Title: Programmable photonic integrated meshes for modular generation of
optical entanglement links
- Title(参考訳): 光絡み合いリンクのモジュラー生成のためのプログラム可能なフォトニック集積メッシュ
- Authors: Mark Dong, Matthew Zimmermann, David Heim, Hyeongrak Choi, Genevieve
Clark, Andrew J. Leenheer, Kevin J. Palm, Alex Witte, Daniel Dominguez,
Gerald Gilbert, Matt Eichenfield, Dirk Englund
- Abstract要約: 個々の制御可能な量子ビット間の量子絡み合いの大規模生成は、量子コンピューティング、通信、センシングのコアである。
本稿では、シリコン窒化ケイ素(SiN)-in-oxide CMOS互換プロセスで実現されたプログラマブルフォトニック集積回路(PIC)を紹介する。
可視スペクトルフォトニック集積メッシュは、様々な光学的に守られた絡み合いプロトコルに対して、N = 8入力の光接続を生成するようプログラムされている。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Large-scale generation of quantum entanglement between individually
controllable qubits is at the core of quantum computing, communications, and
sensing. Modular architectures of remotely-connected quantum technologies have
been proposed for a variety of physical qubits, with demonstrations reported in
atomic and all-photonic systems. However, an open challenge in these
architectures lies in constructing high-speed and high-fidelity reconfigurable
photonic networks for optically-heralded entanglement among target qubits. Here
we introduce a programmable photonic integrated circuit (PIC), realized in a
piezo-actuated silicon nitride (SiN)-in-oxide CMOS-compatible process, that
implements an N x N Mach-Zehnder mesh (MZM) capable of high-speed execution of
linear optical transformations. The visible-spectrum photonic integrated mesh
is programmed to generate optical connectivity on up to N = 8 inputs for a
range of optically-heralded entanglement protocols. In particular, we
experimentally demonstrated optical connections between 16 independent pairwise
mode couplings through the MZM, with optical transformation fidelities
averaging 0.991 +/- 0.0063. The PIC's reconfigurable optical connectivity
suffices for the production of 8-qubit resource states as building blocks of
larger topological cluster states for quantum computing. Our programmable PIC
platform enables the fast and scalable optical switching technology necessary
for network-based quantum information processors.
- Abstract(参考訳): 個別に制御可能な量子ビット間の量子絡み合いの大規模生成は、量子コンピューティング、通信、センシングの核心にある。
遠隔接続量子技術のモジュラーアーキテクチャは、様々な物理量子ビットに対して提案されており、原子および全フォトニックシステムで実証が報告されている。
しかし、これらのアーキテクチャにおける公然の課題は、ターゲットの量子ビット間の光学的連接のための高速で高忠実な再構成可能なフォトニックネットワークを構築することである。
本稿では,線状光変換の高速実行が可能なn x n mach-zehnderメッシュ(mzm)を実装した,酸化ケイ素(sin)-in-oxide cmos互換プロセスで実現されるプログラマブルフォトニック集積回路(pic)を提案する。
可視スペクトルフォトニック集積メッシュは、様々な光学的に守られた絡み合いプロトコルに対して、N = 8入力の光接続を生成するようプログラムされている。
特に,MZMを通した16個の独立対モード結合間の光接続を実験的に実証し,平均0.991 +/- 0.0063の光変換率を示した。
PICの再構成可能な光接続は、量子コンピューティングのためのより大きなトポロジカルクラスタ状態の構築ブロックとして8ビットのリソース状態を生成するのに十分である。
我々のプログラム可能なPICプラットフォームは、ネットワークベースの量子情報プロセッサに必要な高速でスケーラブルな光スイッチング技術を実現する。
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