負のウィグナー関数を持つ決定論的な自由伝搬光子キュービット

自由伝搬光の量子状態を作ることは、量子技術にとって最も重要なことである。今のところ、負のウィグナー関数を持つ光子状態の実験的生成は、本質的に確率論的なスキームに頼っており、量子測定の射影によって伝令される。今回我々は、負のウィグナー関数を持つ、自由に伝搬する光の量子状態を完全に決定論的に生成したことを報告する。それらは、共振器内リュードベリ超原子の内部状態を、0光子と1光子の重ね合わせとして符号化された光キュービットにマッピングすることによって得られている。この方法によって、強い光子アンチバンチングを維持しつつ、十分制御された時空間的モードにおいて60％の光子生成効率に到達することが可能になる。我々は、キュービット回転角を変えることによって、直交位相スクイージングからウィグナー負性への変化を観測した。今回の実験によって、この新手法が非ガウス型フォトニックリソースを決定論的に生成する実現可能な方法として実証され、光量子工学のいくつかの主な障害が除去される。