可扩展生成超过10,000光子的宏观福克态

具有宏观激发的玻色子量子态的可扩展制备,是量子技术领域的一项根本性挑战。现有方案受限于控制复杂度和光子损耗率,使得先前理论与实验研究仅能实现每模式几十个激发的水平。本研究基于福克态空间量子态演化与波导阵列中光波函数传播的对偶性,提出在单一玻色模式中采用克尔工程化多透镜协议,可确定性生成超过10,000光子的福克态。通过优化透镜组间的相位和位移操作,该方法能补偿非近轴像差,数值模拟显示在光子数达N=100,000时仍能保持73%以上的保真度。反直觉的是,协议执行时间随目标光子数N呈N^(-1/2)缩放,且对光子损耗具有鲁棒性。该框架为探索巨型福克态的量子-经典转变提供了可能,同时为具有显著量子增益的先进量子计量学,以及高维希尔伯特空间中的容错量子信息处理开辟了新路径。
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提交arXiv: 2026-01-08 17:06

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