論文の概要: Integrated Photonic Quantum Computing: From Silicon to Lithium Niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.16484v1
- Date: Fri, 23 Jan 2026 06:26:34 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-26 14:27:27.568838
- Title: Integrated Photonic Quantum Computing: From Silicon to Lithium Niobate
- Title（参考訳）: 集積フォトニック量子コンピューティング:シリコンから硝酸リチウムへ
- Authors: Hui Zhang, Yiming Ma, Di Zhu, Yuancheng Zhan, Yuzhi Shi, Zhanshan Wang, Leong Chuan Kwek, Anthony Laing, Ai Qun Liu, Marko Loncar, Xinbin Cheng,
- Abstract要約: 量子技術は、光子や物質における重ね合わせや絡み合いのユニークな性質を活用することで、古典的なシステムを超えた。
集積量子フォトニクスの最近の進歩、特にケイ素系およびニオブ酸リチウム系プラットフォームは、拡張性と機能性の向上に向けてテクノロジーを推し進めている。
シリコン回路は、センチメートルスケールのデュアルフォトトンシステムから、数千のコンポーネントを統合するミリメートルスケールの高密度デバイスへと進歩してきた。
ニオブ酸リチウムは、広光透過窓、優れた非線形および電気光学係数、化学的安定性により、完全に集積されたフォトニック量子チップの最適基板として登場した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 14.23726294976167
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum technologies have surpassed classical systems by leveraging the unique properties of superposition and entanglement in photons and matter. Recent advancements in integrated quantum photonics, especially in silicon-based and lithium niobate platforms, are pushing the technology toward greater scalability and functionality. Silicon circuits have progressed from centimeter-scale, dual-photon systems to millimeter-scale, high-density devices that integrate thousands of components, enabling sophisticated programmable manipulation of multi-photon states. Meanwhile, lithium niobate, thanks to its wide optical transmission window, outstanding nonlinear and electro-optic coefficients, and chemical stability, has emerged as an optimal substrate for fully integrated photonic quantum chips. Devices made from this material exhibit high efficiency in in generating, manipulating, converting, storing, and detecting photon states, thereby establishing a basis for deterministic multi-photon generation and single-photon quantum interactions, as well as comprehensive frequency-state control. This review explores the development of integrated photonic quantum technologies based on both silicon and lithium niobate, highlighting invaluable insights gained from silicon-based systems that can assist the scaling of lithium niobate technologies. It examines the functional integration mechanisms of lithium niobate in electro-optic tuning and nonlinear energy conversion, showcasing its transformative impact throughout the photonic quantum computing process. Looking ahead, we speculate on the developmental pathways for lithium niobate platforms and their potential to revolutionize areas such as quantum communication, complex system simulation, quantum sampling, and optical quantum computing paradigms.
- Abstract（参考訳）: 量子技術は、光子や物質における重ね合わせや絡み合いのユニークな性質を活用することで、古典的なシステムを超えた。
集積量子フォトニクスの最近の進歩、特にケイ素系およびニオブ酸リチウム系プラットフォームは、拡張性と機能性の向上に向けてテクノロジーを推し進めている。
シリコン回路は、センチメートルスケールの双光子系から、数千のコンポーネントを統合するミリメートルスケールの高密度デバイスへと進歩し、多光子状態の高度にプログラム可能な操作を可能にした。
一方、ニオブ酸リチウムは、広光透過窓、優れた非線形および電気光学係数、化学的安定性により、完全に集積されたフォトニック量子チップの最適基板として出現している。
この材料から作製されたデバイスは、光子状態の生成、操作、変換、保存、検出において高い効率を示し、したがって決定論的多光子生成および単一光子量子相互作用の基礎を確立し、包括的な周波数状態制御を行う。
このレビューでは、シリコンとニオブ酸リチウムの両方をベースとした集積フォトニック量子技術の開発について検討し、ニオブ酸リチウム技術のスケーリングを支援するシリコン系システムから得られた貴重な知見を強調した。
電気光学的チューニングおよび非線形エネルギー変換におけるニオブ酸リチウムの機能的統合機構について検討し、フォトニック量子コンピューティングプロセス全体を通してその変換的影響を示す。
今後, ニオブ酸リチウムプラットフォームの発展経路と, 量子通信, 複雑なシステムシミュレーション, 量子サンプリング, 光量子コンピューティングパラダイムなどの領域に革命をもたらす可能性について考察する。
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