使确定性无源量子态传输通过巨型原子成为可能

以被动方式实现量子态传输,可成为可扩展量子网络的强大工具。本研究展示,耦合到一维波导的巨型原子为这种被动、确定性的传输提供了平台。通过设计耦合点的位置和强度,我们证明了非局域相互作用可被利用,通过自发衰变发射时间反演对称的单光子波包。首先,我们推导了一般解析条件,在该条件下,任意量子比特的衰变可映射为依赖于波矢的耦合,从而在无限多耦合点的连续极限下保证完美的态传输。随后,针对具有有限数量耦合点的实验相关配置,我们证明通过优化仍可实现高保真度传输:仅用两个耦合点即可达到87%,使用十个或更多耦合点时则超过99%。我们进一步分析了该协议对支腿位置无序的鲁棒性,并将理论框架扩展到具有非线性色散的环境,表明通过精心设计的配置可完全补偿色散引起的畸变。我们的研究结果确立了巨型原子作为在无需时间依赖控制条件下实现高保真量子态传输的强大平台,为可扩展量子网络和工程化光-物质界面开辟了新途径。
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提交arXiv: 2026-05-12 12:06

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