論文の概要: Industry-ready spin-photon interfaces for hybrid photonic quantum computing
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.27787v1
- Date: Fri, 26 Jun 2026 07:17:13 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-29 18:24:25.405843
- Title: Industry-ready spin-photon interfaces for hybrid photonic quantum computing
- Title（参考訳）: ハイブリッドフォトニック量子コンピューティングのための産業対応スピン光子インタフェース
- Abstract要約: ハイブリッドフォトニック量子コンピュータは静止物質量子ビットとフライングフォトニック量子ビットを組み合わせる。
マイクロキャビティにおける半導体量子ドットは、そのようなデバイスを実現するための主要なプラットフォームである。
大規模展開と互換性のあるIII-Vパイロット生産ラインプロセスを用いて作製した数千個の半導体量子ドットデバイスについて報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.13516442839320805
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Hybrid photonic quantum computers, combining stationary matter qubits and flying photonic qubits, offer an intrinsically networked and resource-efficient route to large-scale, error-corrected quantum computation. Their core components are cavity-coupled matter qubits that act as light--matter interfaces, enabling: high-efficiency on-demand single-photon generation, stable near-unity photon indistinguishability and spin--multi-photon entanglement. Semiconductor quantum dots in microcavities are a leading platform for realizing such devices. Yet reaching the performance, reproducibility and spin-coherence thresholds for large-scale error correction remains a major challenge requiring industrial fabrication and control. Here we report thousands of monolithic semiconductor quantum-dot devices fabricated using a III--V pilot production-line process compatible with large-scale deployment. Systematic control of source parameters yields state-of-the-art efficiency and supports a path to optical losses below fault-tolerance thresholds. Using field-quadrature state reconstruction as a stringent joint test of efficiency and indistinguishability, we observe near-unity photon quantum purity stable over tens of minutes and a record single-photon Wigner-function negativity. We further demonstrate seven-partite spin--multi-photon entanglement and spin coherence extendable to microsecond timescales in the low-magnetic-field regime. Finally, photons from distant sources are as indistinguishable as photons emitted successively by a single source. These results establish foundry-compatible III--V quantum dots as a scalable platform for hybrid photonic quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 定常物質量子ビットとフライングフォトニック量子ビットを組み合わせたハイブリッドフォトニック量子コンピュータは、大規模で誤り訂正された量子計算への本質的にネットワーク化された資源効率の高い経路を提供する。
その中核となる構成要素はキャビティカップリングされた物質量子ビットで、光物質界面として機能し、高効率なオンデマンド単光子生成、安定な近距離光子不均一性、スピン-多重光子絡み合いを実現している。
マイクロキャビティにおける半導体量子ドットは、そのようなデバイスを実現するための主要なプラットフォームである。
しかし、大規模な誤り訂正のための性能、再現性、スピンコヒーレンスしきい値に達することは、産業的な製造と制御を必要とする大きな課題である。
本稿では,大規模展開と互換性のあるIII-Vパイロット生産ラインプロセスを用いて作製した,数千個の半導体量子ドットデバイスについて報告する。
ソースパラメータの体系的な制御は、最先端の効率をもたらし、フォールトトレランス閾値以下での光学的損失の経路をサポートする。
場の四重項状態再構成を効率と不明瞭性の厳密なジョイントテストとして使用し、ほぼ均一な光子量子純度を数十分以上安定し、記録的な単光子ウィグナー関数の負性率を観測した。
さらに、低磁場状態下での7粒子スピン-多重光子絡み合いとスピンコヒーレンスをマイクロ秒時間スケールに拡張可能であることを示す。
最後に、遠方の光源からの光子は、単一の光源によって連続的に放出される光子と同じくらい区別がつかない。
これらの結果は、ハイブリッドフォトニック量子コンピューティングのためのスケーラブルなプラットフォームとして、ファウントリー互換のIII-V量子ドットを確立する。
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