在这里 ，我们提供了有关此实验中每个主要组成部分的实验详细信息：激光子系统 ，光子集成芯片，用于状态先驱的PNR检测器和用于状态断层扫描的同源性检测系统。可以在补充信息中找到更多详细信息 。
The laser subsystem is composed of five lasers: two lasers (P1 and P2) for driving the dual-pump SFWM process that generates squeezing, a local oscillator laser used to perform homodyne detection and also as a frequency reference, a reference laser used to stabilize the optical phase of the quantum state and a probe laser to lock the resonance frequency of the on-chip resonators.每个激光器的相位和频率通过将其与局部振荡器进行比较来稳定，因此 ，该振荡器是整个实验的频率和/或相参考 。局部振荡器的一部分是使用光纤相调节器深度调制的 ，以产生跨越超过1.2 THz的电频梳。使用光学锁定环将每个激光锁定在频率梳子的一个齿上。使用振幅调节剂，由P1和P2制备0.5-NS泵脉冲 ，从局部振荡器制备25-NS局部振荡器脉冲 ，并从参考激光器（20 ns）和探针激光器（100 ns）制备交织脉冲 。脉冲以200 kHz的重复速率制备 。使用ERBIUM掺杂的纤维放大器扩增P1，P2和局部振荡器脉冲：P1和P2脉冲被放大 ，以向四个片上挤压器中的每一个提供300-400 PJ；将局部振荡器放大以优化同伴检测器射击噪声清除率。脉冲灯相干分布 ，使得脉冲P1，P2和脉冲参考激光器的一部分继续进行芯片 ，而脉冲局部振荡器 ，其余的脉冲参考激光器则将其用于同伴检测器 。通过检测参考激光器在同源物检测器上的干扰，使用纤维相调节器稳定了这两个路径形成的干涉仪的相位 。该干涉仪中的相位噪声是通过将局部振荡器的一小部分通过芯片泄漏而独立测量的 ， 并测量为1.7°标准偏差。当与P1 ，P2和本地振荡器之间的初始频率和/或相位锁定的1.2°标准偏差相噪声结合使用时，总相位噪声为2.1°标准偏差 。
使用自定义的氮化硅工艺制造芯片，以优化用于低线性损耗 。所有样品均使用与最先进的高量半导体制造兼容的制造工艺在300毫米瓦金板上制造（有关详细信息 ，请参见补充信息）。优化了制造过程步骤以减轻吸收和散射损失的影响 ，从而导致单模波导中的超低传播损失 。参考结构用于校准每个相关组件的损失贡献 。过滤器和干涉仪中的方向耦合器的损失约为4 MDB，包装设备从边缘耦合器到SMF-28-ultra纤维的损失始终小于0.5 dB。挤压器基于光子分子设计29 ，由耦合到具有较大游离频谱范围（FSR）的辅助谐振器的初级谐振器组成 。选择了主要FSR与辅助FSR的比率 ，以允许在频谱上分裂或移位有效的参数非线性过程的共振，从而抑制这些寄生效应 。芯片上的Squeezer谐振器的平均负载和内在质量因子分别为3.33×105和1.28×107 ，对应于580-MHz的全半宽度 ，以半透射率的共振带宽和97.4％的信号恢复能力的逃逸效率为97.4％。每个谐振器的共振可以使用两个集成的热光相变器独立移动。Squeezer设计经过高度设计，可以结合较高的逃逸效率 ，强烈的共振增强 ，抑制伪造过程和支持脉冲的单个瞬时模式操作 。输入过滤器，泵滤波器和后处理计滤波器均基于不对称的MZI设计 。可编程干涉仪由可调耦合器的级联的“楼梯 ”组成 ，最后一个耦合器以50/50的分配比率固定 （有关相应的电路图 ，请参见补充信息）。尽管不是通用，但已证明这种布置能够使用最少的光学元素（减少损失）生成光学GKP Qubits 12 。干涉仪楼梯中的前两个耦合器可调节，以根据可用的挤压和所需状态的数量允许不同的状态准备 。芯片本身已完全电动包装。输入和输出波导偶联到中型磁场直径纤维（6.4μmMFD ，Corning HI 1060 Flex）的纤维阵列单元 ，然后将其插入到Corning SMF-28 Ultra Fiber上 。从芯片波导到SMF-28 Ultra纤维的组合耦合效率的测量为0.45 dB（90％） 。将芯片线绑在载体印刷电路板上，该电路板与驱动热光相变并编程芯片所需的电子设备将芯片连接到载体上。
PNR探测器基于在14 MK的稀释冰箱中操作的低温过渡边缘传感器设计 ，但可以在高达50 MK的温度下操作（参考文献37） 。与文献报道的结果相比 ，设备制造，模拟 ，计量学和包装的进步已导致检测效率的显着提高 。原位光谱椭圆测量和新的严格有限差分时间域模拟的实现使制造过程中堆栈层厚度的精确优化。已实施了一种多方面的计量方法 ，该方法结合了传输电子显微镜以及互补技术，以提供对制造堆栈的全面验证 。此外 ，与先前发表的Work12相比 ，PNR探测器的光包装已通过提高同心性，并与大约70％或96％的检测区域相结合 ，从而导致更容易耐受的光耦合 。涉及的先驱操作的三个检测器的检测效率为98.40±1.19和96.45±1.04％ ，不确定性代表95％的置信区间（k = 2）。这些不确定性的主要因素是光功率计的绝对校准，其不确定性为0.42％（k = 2）。在99％以上的检测效率下，产生了更多的检测器；在该实验中选择了两个传感器 ，因为它们具有出色的电噪声性能 ，因此选择了它们 。该特征与电子包装产量有关，与检测效率无关 。最后 ，在每个PNR检测器之前 ，每个波长乘积滤波器的传输均为93.7、94.1和94.8％。
用于状态断层扫描的同源探测器由自定义的反式放大器电路中的一对高量子效率光二极管组成 。通过在平衡的梁插曲仪上干扰量子状态的量子状态，测量了电磁场的四倍 ，测量了量子状态 ，从而检测出两个光二极管的两个输出并测量光电流差 。正交测量的时间模式由局部振荡器场定义。使用智商调节器，局部振荡器场是由最初的25-ns局部振荡器脉冲形成的 ，以匹配挤压的时间模式曲线（通过模式断层扫描测量：补充信息） 。测得的正交由量子状态和局部振荡器之间的相对相定义 。对于状态断层扫描 ，局部振荡器相在0和π之间的32个不同的相设置上变化。在每个阶段设置中，对不同的PNR预示事件的测量正交值记录 。每个先驱事件都记录了多达2×106的正交测量值 。从正交测量值中 ，使用最大样本技术重建量子状态的密度矩阵38。状态重建是没有任何损失补偿的 ，图3中介绍的结果状态包括从挤压产生到同伴检测的端到端损失 。我们估计总同伴检测效率为97％ 。这包括光电二极管量子效率（小于99％），21.3 dB电子噪声清除率（99.2％），形状的局部振荡器脉冲和量子状态（超过99％）之间的模式重叠以及极化可见性（超过99％）。
理想GKP Pauli特征状态的定义特征是它们是一对位移的特征状态 ，它们形成具有相位空间面积2π的平行四边形。例如 ，矩形晶格GKP量子量子稳定，并对应于沿Q和p四倍体的相空间中的α和2π/α移位1 。对于任何近似GKP状态 ，稳定器期望值的绝对值将位于0到1之间 ，仅由理想的GKP状态获得1个 。稳定器期望值可能与GKP状态的峰有效挤压有关（参考文献22）。该公式可以理解为近似GKP状态的人均挤压，它可以转换为由单模高斯单位定义的晶格 ，该晶格在相位空间晶格上实现了象征性转换 。这使我们可以比较不同晶格上的GKP状态的质量39 。有限的能量效应和变质的来源（例如光子损失）都有助于降低有效的挤压。我们还可以考虑对称有效的挤压 ，该挤压被定义为两个四足动物中峰的平均方差12,39 。有效的挤压可以通过DB单元表达 。
本文来自作者[admin]投稿，不代表东辰文化立场，如若转载，请注明出处：http://www.mzwhys.cn/jyan/202506-2331.html
评论列表（4条）
我是东辰文化的签约作者“admin”！
希望本篇文章《Gottesman – Kitaev – Preskill Qubits的集成光子源》能对你有所帮助！
本站[东辰文化]内容主要涵盖：生活百科,小常识,生活小窍门,知识分享
本文概览： 在这里，我们提供了有关此实验中每个主要组成部分的实验详细信息：激光子系统，光子集成芯片，用于状态先驱的PNR检测器和用于状态断层扫描的同源性检测系统。可以在补充信息中找到更...