Активное мультиплексирование для масштабируемой генерации и манипулирования фотонными квантовыми состояниями

Фотонные носители выступают ключевыми переносчиками квантовой информации в квантовых вычислениях, квантовых сетях и квантовой метрологии. Однако отсутствие прямого взаимодействия между фотонами создает фундаментальное препятствие: присущую нелинейным квантовым операциям вероятностную природу. Активное мультиплексирование стало критической стратегией, преобразующей вероятностные нелинейные процессы в детерминированные строительные блоки для крупномасштабных квантовых систем. В этом обзоре мы рассматриваем недавний прогресс и потенциальные архитектуры систем фотонного активного мультиплексирования, от квазидетерминированной генерации одиночных фотонов и сложных спутанных состояний до реализации архитектур вычислений на основе измерений. Мы также даем обзор недавних достижений в сопутствующем аппаратном обеспечении — включая базовые источники фотонов, детекторы, переключатели и их интеграцию. Анализируя современное состояние области и выявляя ключевые оставшиеся задачи, мы подчеркиваем, что стратегии активного мультиплексирования служат краеугольным камнем для следующего поколения масштабируемой фотонной обработки квантовой информации.