Multi-Photon Quantum Information Science and Technology in Integrated Optics

فوتون‌ها گزینه‌ای جذاب برای آزمایش فیزیک کوانتومی بنیادی و توسعه فناوری جدید تقویت‌شده کوانتومی، از جمله رایانه‌ها و شبیه‌سازهای بسیار پیشرفته، و همچنین سنجش دقیق فراتر از نویز شات هستند. به طور سنتی، قطعات نوری حجیم بر روی نیمکت‌های نوری پیچ می‌شوند تا مدارهای کوانتومی در مقیاس متر ایجاد شوند. با این حال، این رویکرد در نهایت برای افزایش پیچیدگی و برای مقیاس‌پذیری تا فناوری‌های کوانتومی عملی مبتنی بر فوتون، ناکارآمد است.

کار ارائه شده در اینجا مجموعه ای از دستگاه های فوتونیک کوانتومی را بر اساس مدارهای موجبر تعبیه شده در تراشه های یکپارچه مینیاتوری نشان می دهد. این نشان دهنده یک تغییر پارادایم در معماری زیربنایی اپتیک کوانتومی است و بلوک های ساختمانی کلیدی را برای فناوری های کوانتومی تمام نوری و ترکیبی فراهم می کند.

Photons are an attractive option for testing fundamental quantum physics and developing new quantum-enhanced technology, including highly advanced computers and simulators, as well as precision sensing beyond shot-noise. Traditionally, bulk optical components have been bolted onto optical benches to realize metre-scale quantum circuits. However this approach is ultimately proving unwieldy for increasing the complexity and for scaling up to practical quantum technologies based on photons.

The work presented here demonstrates a series of quantum photonic devices based on waveguide circuits embedded in miniature monolithic chips. This represents a paradigm shift in the underlying architecture of quantum optics and provides key building blocks for all-optical and hybrid quantum technologies.