大规模量子点-铌酸锂混合集成光子电路，实现片上量子网络

《Nature Materials》：Large-scale quantum dot–lithium niobate hybrid integrated photonic circuits enabling on-chip quantum networking

混合集成量子光子学平台通过集成量子点波导与低损耗光子电路，结合锂钛酸锶的压电调谐技术，实现单光子源光谱调控达7.7 meV，在波导耦合条件下达成0.73可见度的量子干涉，构建了功能量子网络，为紧凑可扩展的量子网络芯片奠定基础。

　　

摘要

混合集成量子光子学通过将固态量子点（QDs）与低损耗且可重构的光子电路相结合，为基于芯片的量子网络提供了一条可扩展的实现途径。然而，集成可扩展性的限制、量子点发射的光谱非均匀性以及实现独立光源之间量子干涉的挑战阻碍了这一目标的进展。在这里，我们展示了一个混合铌酸锂光子平台，该平台将包含量子点的波导阵列与20个确定性单光子源相结合。利用薄膜铌酸锂的压电特性，我们开发了一种与电路兼容的局部应变调节技术，能够实现单个量子点的芯片内光谱调节，调节幅度可达7.7毫电子伏特。这一能力使得两个空间分离的波导耦合量子点单光子源之间能够产生可见度为0.73的量子干涉，从而构建了一个功能性的芯片内量子网络。在低损耗铌酸锂电路中大规模集成可调且相互连接的单光子源，为实现紧凑且可扩展的光子芯片量子网络奠定了基础。