Команда под руководством Рэйчел Гранж из Института квантовой электроники ETH Zurich опубликовала свои результаты в журнале Light: Science & Applications 3 января 2026 года, представив тонкопленочную схему ниобата лития на изоляторе (LNOI), которая сочетает в себе источники фотонных пар высокой яркости с реконфигурируемыми интерферометрическими элементами.
Устройство достигло точности состояний Белла, превышающей 90% для всех четырех максимально запутанных состояний, причем наивысший показатель составил 93,1% для состояния |Ψ+⟩.
Примечательно, что схема продемонстрировала видность двухфотонной интерференции 99,0±0,7%, подтверждая высокую степень неразличимости фотонов, необходимую для квантовой запутанности.
Интегрированная архитектура обеспечивает квантовые операции на чипе
Прорыв заключается в монолитной интеграции источников спонтанного параметрического рассеяния (SPDC) непосредственно с программируемыми термооптическими фазовращателями на единой платформе LNOI. Схема использует два периодически поляризованных волновода длиной 1,5 миллиметра, накачиваемых лазером непрерывного излучения на длине волны 775 нанометров, для генерации запутанных пар фотонов на длине волны 1550 нанометров.
Согласно опубликованному исследованию, встроенные источники достигли спектральной яркости 26 МГц на милливатт на нанометр при сохранении отношения совпадений к случайным выше 100. Скорость генерации пар вне чипа достигла приблизительно 1 килогерца во время экспериментов.
Интегрированная конструкция устраняет необходимость в громоздких оптических элементах и внешней стабилизации фазы, выполняя проекции квантовой томографии состояний непосредственно на чипе. Схема может быть переконфигурирована в течение нескольких секунд для генерации любого из четырех состояний Белла или состояний вычислительного базиса с точностью, превышающей 95%.
Платформа квантовой фотоники набирает обороты
Платформа LNOI стала ведущим претендентом для интегрированной квантовой фотоники, используя сильную нелинейность второго порядка ниобата лития, широкое окно прозрачности и совместимость с существующей инфраструктурой кремниевой фотоники. Последние достижения в области изготовления позволили достичь показателей потерь, конкурентоспособных с другими интегрированными платформами, при этом обеспечивая сверхбыструю электрооптическую модуляцию.
Эта демонстрация следует за недавней работой группы ETH Zurich по временным запутанным состояниям Белла, опубликованной в декабре 2024 года, что дополнительно подтверждает универсальность LNOI для квантовых приложений. Программируемая природа схемы позволяет быстро переключаться между квантовыми протоколами без модификации оборудования, решая проблемы масштабируемости, которые препятствовали практическому внедрению квантовых технологий.
Исследование вносит вклад в более широкий импульс в квантовой фотонике, поскольку такие компании, как Quantum Computing Inc., готовятся продемонстрировать квантовые системы на основе LNOI на выставке CES 2026 в конце этого месяца. Отраслевые наблюдатели ожидают, что интегрированные квантовые фотонные схемы перейдут от лабораторных демонстраций к коммерческим системам квантовой связи в ближайшие годы.
Rachel Grange в ETH Zurich. Статья в Light: Science & Applications (DOI: 10.1038/s41377-025-02150-z)
Комментариев нет:
Отправить комментарий