基于光学芯片抛物面镜的高效紧凑型量子网络节点

该研究团队展示了一种中性原子网络节点,该节点在紧凑的光纤集成平台上实现了高光子收集效率与高原子-光子纠缠保真度的结合。该系统采用抛物面镜同时实现原子囚禁和单个铷原子荧光收集,通过固有模式匹配将σ偏振发射光子耦合至光纤,使系统对微小缺陷或漂移保持高度稳定性。其核心光学器件由毫米级预制组件构成,这些组件在真空腔体内经预先校准、刚性键合为整体结构,并完全通过光纤接口互联。 实验测得光子收集与探测总效率达3.66%,经推算单模光纤耦合后整体收集效率可达6.6%。生成的原子-光子纠缠态原始贝尔态保真度为0.93,校正原子读出误差后推算保真度达0.98。该节点设计已在两套独立装置中实现,性能表现相当,并可兼容高数值孔径物镜以实现各节点原子阵列的制备与操控。这项工作建立了一种稳健的无腔中性原子接口,其性能接近集光光学数值孔径的理论极限,为可扩展量子网络节点及中继器提供了实用化构建模块。

作者所在地: VIP可见
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-01-19 22:07

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