論文の概要: Free-space quantum information platform on a chip
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.09158v1
- Date: Thu, 13 Jun 2024 14:20:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-14 17:24:35.049011
- Title: Free-space quantum information platform on a chip
- Title（参考訳）: チップ上の自由空間量子情報プラットフォーム
- Authors: Volkan Gurses, Samantha I. Davis, Neil Sinclair, Maria Spiropulu, Ali Hajimiri,
- Abstract要約: 本稿では、位相アレーと波面工学の動作原理を量子場に一般化する量子位相アレーを紹介する。
集積フォトニック電子システムは、自由空間量子情報を操作するために使われ、再構成可能な無線量子リンクを確立する。
このような堅牢でスケーラブルで統合された量子プラットフォームは、高い接続性を持つ量子技術の広範な展開を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Emerging technologies that employ quantum physics offer fundamental enhancements in information processing tasks, including sensing, communications, and computing. Here, we introduce the quantum phased array, which generalizes the operating principles of phased arrays and wavefront engineering to quantum fields, and report the first quantum phased array technology demonstration. An integrated photonic-electronic system is used to manipulate free-space quantum information to establish reconfigurable wireless quantum links in a standalone, compact form factor. Such a robust, scalable, and integrated quantum platform can enable broad deployment of quantum technologies with high connectivity, potentially expanding their use cases to real-world applications. We report the first, to our knowledge, free-space-to-chip interface for quantum links, enabled by 32 metamaterial antennas with more than 500,000 sub-wavelength engineered nanophotonic elements over a 550 x 550 $\mathrm{\mu m}^2$ physical aperture. We implement a 32-channel array of quantum coherent receivers with 30.3 dB shot noise clearance and 90.2 dB common-mode rejection ratio that downconverts the quantum optical information via homodyne detection and processes it coherently in the radio-frequency domain. With our platform, we demonstrate 32-pixel imaging of squeezed light for quantum sensing, reconfigurable free-space links for quantum communications, and proof-of-concept entanglement generation for measurement-based quantum computing. This approach offers targeted, real-time, dynamically-adjustable free-space capabilities to integrated quantum systems that can enable wireless quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子物理学を利用する新しい技術は、センシング、通信、コンピューティングを含む情報処理タスクを根本的に強化する。
本稿では、位相アレーと波面工学の動作原理を量子場に一般化した量子位相アレーを紹介し、最初の量子位相アレー技術デモを報告する。
集積フォトニック電子システムは、自由空間量子情報を操作して、独立したコンパクトなフォームファクターで再構成可能な無線量子リンクを確立するために使用される。
このような堅牢でスケーラブルで統合された量子プラットフォームは、高い接続性を持つ量子技術の広範な展開を可能にし、ユースケースを現実世界のアプリケーションに拡張する可能性がある。
550 x 550$\mathrm{\mu m}^2$物理開口に50,000超のサブ波長のナノフォトニック素子を持つ32個のメタマテリアルアンテナによって実現された量子リンクのための自由空間-チップインタフェースについて報告する。
我々は、30.3dBのショットノイズクリアランスと90.2dBのコモンモード拒絶比を持つ32チャネルの量子コヒーレント受信器を実装し、ホモダイン検出により量子光学情報をダウンコンバートし、それを無線周波数領域でコヒーレントに処理する。
我々のプラットフォームでは、量子センシングのための32ピクセルの光の撮像、量子通信のための再構成可能な自由空間リンク、測定ベースの量子コンピューティングのための概念の絡み合い生成を実証する。
このアプローチは、無線量子技術を可能にする統合量子システムに対して、ターゲットとなるリアルタイムで動的に調整可能な自由空間機能を提供する。
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