面向可扩展异构量子网络:跨平台的微波-光学转换技术

可扩展量子网络的发展需要相干接口,能够将超导量子处理器中使用的微波光子转换为适合长距离光纤传输的光学光子。本综述调研了光力学、电光和磁光平台上微波-光学量子转导的最新进展,重点关注转换效率、带宽、附加噪声和工作温度。除了标准指标外,该团队提出将内部效率 η_in 和磁振子衰减率 κ_m/2π 作为归一化参数,以便在异构实现之间进行更公平的比较。光力学系统在毫开尔文温度下实现了 93% 的内部声子-光子效率,附加噪声低至 0.25 量子。基于 LiNbO₃ 和 AlN 的电光器件已从室温下低于 1% 的效率发展到毫开尔文系统,内部效率接近 99.5%,在 60 mK 下附加噪声低至 0.16 量子,带宽扩展至数十兆赫兹。磁光(光磁子)平台的效率最低(通常为 10⁻¹⁰ 到 10⁻⁸),但具有固有的非互易性和宽带磁子操作能力,基于拓扑异质结构和磁子压缩的新兴方法预测效率可提升至 10⁻⁴。光力学系统在高保真量子态转移方面前景广阔,电光换能器适用于高带宽相干链路,而磁光器件则适用于非互易网络组件。该团队讨论了所有三种平台在效率和附加噪声之间的基本权衡,并认为异构微波-光学转导正成为分布式量子计算和大规模量子网络的关键使能技术。

作者单位: VIP可见
页数/图表: 登录可见
提交arXiv: 2026-05-26 13:01

量科快讯