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Nature Photonics(IF=40):具有负维格纳函数的确定性自由传播光子量子比特

论论资讯 | 2023-01-01

Nature Photonics

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Deterministic freely propagating photonic qubits with negative Wigner functions

Magro V.; Vaneecloo J.; Garcia S.; Ourjoumtsev A.

Published:2023-01-01
DOI:10.1038/s41566-023-01196-y

研究背景

量子技术是当前科技领域的热点之一,而其中的光量子技术更是备受关注。但是,在实现光量子技术的过程中,如何准确地控制光子的状态一直是一个难题。目前,虽然已经实现了负Wigner函数的光量子态,但是这一过程仍然依赖于概率性的方案,这限制了光量子技术的发展。

研究内容

近日,研究人员在Nature Photonics杂志上发表了一篇题为《Deterministic freely propagating photonic qubits with negative Wigner functions》的论文,介绍了一种全新的方法来制备具有负Wigner函数的光量子态。研究人员通过将腔内Rydberg超原子的内部状态映射到一个光学量子比特中,成功地实现了对光子状态的精确控制。这种方法不仅可以在可控的时空模式下实现高达60%的光子产生效率,而且还能保持强的光子抗串扰性能。通过改变量子比特的旋转角度,研究人员观察到了从象限压缩到Wigner负性的演变过程。这一实验为确定性生成非高斯光量子资源提供了可行的方法,克服了光学量子工程中的一些主要障碍。

研究意义

这项研究的创新点在于,成功地实现了通过确定性方法制备具有负Wigner函数的光量子态,这一方法将有望为光量子技术的发展提供新的思路。这种方法不仅可以提高光子产生效率,而且还可以保持强的光子抗串扰性能,这对于实现光量子计算和通信等领域具有重要的意义。此外,这项研究还为光学量子工程中的一些主要障碍提供了解决方案,有望推动光学量子工程的进一步发展。

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