用于量子器件的超小型化非经典光源

单光子和纠缠光子等非经典光态是专用于量子计算、量子传感、量子测量等的芯片的关键成分。传统芯片的制造很困难，但有数十亿美元的专业设备和人员在小白兔套装是可以做到的。量子芯片的制造更加困难。此外，还需要非线性光源，并且使这些光源可制造是必不可少的。

≈ 20 µ m 非经典光源的构造在光子晶体腔中的典型共振四波混合：调谐、公差和缩放中进行了演示。该论文来自法国的四个角落以及位于马里兰州的国家标准与技术研究院 (NIST)。他们首先讨论了产生非经典光态的量子谐振器，如图 1 所示的微环和光子晶体 (PhC) 腔。

研究人员做出了“异国情调”的选择，光子晶体，并开发出首个在室温下运行的光学参量振荡器 (OPO)，带有微瓦级连续波泵。使用磷化铟镓 (InGaP)，而不是硅。测试车辆设计用于在电信光谱范围内运行，但可以轻松设计发射光谱。他们展示了制造过程中的可重复性以及使用极低泵浦功率 ( ≈ 40 µW )实现高效参数转换的能力，这是节能的关键。

该设备发射相关光子和低于阈值的正交压缩真空，同时低于并接近阈值，两者都是量子信息的资源。在阈值之上，OPO 通过有效地转换泵的功率来发射相关的相干光束。这是本出版物的起点。它可以说是“第 2 章”，提供了更多关于 OPO 的测量并检查了调谐、质量、公差和缩放等问题。

这篇论文值得一读。来自泵浦的光子衰变、压缩光、回音壁模式、退化情况——经典科幻小说。但是等等，情节转折：时间-能量纠缠光子对和“温和”限制条件。哇。

用于量子计算的光子集成电路令人愉快的语言掩盖了它的严肃性。商务部实验室 NIST 的参与是有原因的。NIST 负责监督网络安全技术。如果坏人比我们先制造出量子芯片，那么他们就可以破解任何代码。正如作者所解释的那样，相对于当今数字芯片的量子优势在于，晶体中的量子力学允许在涉及极其复杂的数学的情况下进行非指数缩放。

所以我们回到光子晶体腔。

该论文的第二部分深入探讨了规范共振四波混频 (FWM) 的概念，这意味着 FWM 发生在仅允许三种模式(非退化情况下为四种模式)相互作用的空腔中。这里使用的“规范”是指哈密顿矩阵变换(数学)的细节。考虑到结构紊乱时，他们为选择 PhC 腔 visa vie 环形谐振器辩护。他们展示了如何创建一个具有规定数量模式的谐振器，而不是更多. 这很重要，因为额外的模式意味着谐振器的体积更大。更重要的是，这些模式中的每一个都可以独立控制，即它们的频率间隔和品质因数可以设计成不同的。这转化为对参数过程的卓越控制，确保只有效地发生所需的相互作用，从而抑制寄生效应。诚然，实际上实现这种程度的控制是极具挑战性的。

在第 III 节中，作者比较了 PhC 多模谐振器的三种几何形状的特性。图 2 显示了他们的测试车辆。光子晶体由具有二维孔图案 的 200 nm In 0.5 Ga 0.5 P薄层制成。

第四节报告了一批新设备的详细统计分析。作者表明，结构无序会引起同一谐振器模式的不相关波动。这里详细讨论了调整机制。在第五节中，作者比较了 11 个 OPO 参数振荡的理论和实验，在阈值和斜率效率方面具有良好的一致性。