传播微波光子的计算机断层扫描

传播光子作为在远距离节点间分发量子信息和纠缠态的关键纽带。了解其维格纳函数不仅能使其作为主动信息载体发挥作用,还能在光子从量子处理器被动泄漏时提供误差诊断。虽然对驻波的表征技术已很成熟,但描绘传播微波光子需要对伴有严重放大噪声的室温信号进行后处理。该研究团队在此展示了基于辐射吸收电阻加热效应的超导-正常金属-超导测辐射热计,实现了传播微波光子的低温无放大维格纳函数层析成像技术。通过引入功率检测中的双场干涉,该测辐射热计作为高灵敏度宽带正交探测器,在毫开温度下以选定角度对输入场进行采样且不引入额外噪声。借鉴医学成像中的计算机断层扫描(CT)原理,该工作通过整合不同投影角度的正交直方图实现了维格纳函数CT,并针对单光子水平上具有不同对称性的高斯态进行了验证。压缩感知和神经网络技术进一步将所需投影减少至三个而不影响重建质量。这些成果解决了超导量子网络中传播微波光子表征这一长期难题,为实时量子误差诊断与纠正开辟了新途径。

量科快讯