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原創(chuàng)丨彤心未泯（學研匯 技術中心）
編輯丨風云
量子糾纏是當前開發(fā)的量子技術的關鍵資源。在超導微波電路和光學或原子系統(tǒng)之間共享這種脆弱的特性將能夠實現新的功能，但這受到>104的能級失配以及由此產生的相互強加的損耗和噪聲的阻礙。
有鑒于此，奧地利科學技術學院J. M. Fink等人在毫開爾文環(huán)境中創(chuàng)建并驗證了微波場和光場之間的糾纏。使用光脈沖超導電光設備，展示了連續(xù)可變域中傳播的微波和光場之間的糾纏。這一成就不僅為超導電路和電信波長光之間的糾纏鋪平了道路，而且在模塊化、縮放、傳感和跨平臺驗證的背景下對混合量子網絡具有廣泛的影響。
理論要點和實驗裝置
使用超低噪聲腔電光設備在連續(xù)可變域中生成并驗證了微波場和光場之間的糾纏。設備由一個直徑為5毫米、厚度為150毫米的鈮酸鋰光學諧振器組成，該諧振器放置在溫度為7 mK的超導鋁微波腔內。微波模式ae通過Pockels應電光耦合到wo/2?≈193.46 THz的共域光學耳語廊模式。將微波共振頻率 we/2?的調諧到 8.799 GHz 的光學自由光譜范圍(FSR)，以實現具有相互作用哈密頓量的三重共振系統(tǒng)。盡管需要高功率光泵，但由于這種毫米大小的設備加熱緩慢，因此在脈沖狀態(tài)下實現了糾纏產生所需的超低噪聲操作。
圖 物理和概念模式配置
建立非經典相關性
使用連續(xù)變量表征微波和光輸出場，糾纏確定性地建立在兩個傳播玻色子模式的正交之間，并通過基于所有收集數據的測量正交方差進行驗證。兩個、振蕩器之間的長期相位穩(wěn)定性是通過在每個糾纏脈沖后 1 ms 施加的第二個相位對齊泵脈沖以及相干諧振微波脈沖提取相對相位漂移來實現的，通過受激參數下變頻生成了高信噪比的相干光信號，并允許在每個單獨的測量中進行相位對齊。通過實驗分析，作者認為在糾纏脈沖期間，量子噪聲主導固有微波熱噪聲，這是微波光學糾纏產生的先決條件。
圖 測量序列和噪聲功率
雙模式壓縮狀態(tài)
非零非對角線元素表明微波和光學正交之間存在很強的相關性。為了驗證量子相關性，雙模壓縮正交根據準概率維格納函數更直觀地可視化。來自相同正交邊際顯示出高于來自SPDC的真空噪聲的不相關熱噪聲。作者展示了微波和光輸出場之間的雙模式壓縮量，測得的微波光學相關性和洛倫茲擬合略低于理論預測，將其歸因于相穩(wěn)定性的剩余缺陷。測得的雙模壓縮表示巡回微波-光學糾纏態(tài)，對數負性為EN=0.17。
圖 雙模式壓縮狀態(tài)的表征
參考文獻：
R. SAHU, et al. Entangling microwaves with light. Science, 2023, 380(6646): 718-721
DOI: 10.1126/science.adg3812
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adg3812
