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利用动态耦合腔和光学非线性实现受控相位门
摘要： 我们证明，相对简单的集成光子电路有望利用体光学非线性效应，在光子量子比特间实现高保真确定性受控相位门。该门电路通过强经典控制场动态改变有效腔-波导耦合率，将行进连续模式光子转换为稳态腔模式来实现。这种架构之所以成功，是因为它减少了光学非线性作用通常伴随的波包畸变（参见J. Shapiro《物理评论A》73卷062305页(2006)；J. Gea-Banacloche《物理评论A》81卷043823页(2010)）。研究表明，采用χ(3)材料的自相位调制和χ(2)材料的二次谐波产生均可实现高保真门操作。对于固定持续时间的入射光子波包，随着存储时间增加，门保真度渐近趋近于1。我们还发现动态耦合腔能在损耗误差与波包畸变之间实现权衡。本方案提出了一种实用量子门实现新途径，具有室温兼容性且仅需采用已单独验证的组件。
关键词： 光学非线性、集成光子电路、光子量子比特、量子门、受控相位门
更新于2025-09-19 17:13:59
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二维材料中的二能级量子系统用于单光子发射
摘要： 固态源的单光子发射（SPE）需要存在明确的两能级量子系统，通常由点缺陷提供。我们注意到，新型二维材料所具备的诸多特性——全表面开放性与光学透明性、更强的量子限域效应以及降低的电荷屏蔽效应——有利于实现理想的SPE。基于第一性原理计算和点群对称性分析，我们提出了一种设计具有降低对称性的顺磁缺陷复合体的策略，该复合体满足SPE的所有要求：其电子态与主体材料能带良好隔离，属于多数自旋本征态，并可通过偏振光可控激发。该缺陷复合体具有热力学稳定性，且实验制备可行，可作为量子计算必需的SPE源，其中ReMoVS在MoS2中是最具实用价值的候选者。
关键词： 二烯烯、氮化硼、第一性原理、光子量子比特、色心、顺磁缺陷、过渡金属二硫化物
更新于2025-09-04 15:30:14