量子系统的高效模拟器是开发量子计算机的最初目标之一。近年来，在光子学中，合成维度 synthetic dimensions已经成为一种潜在的强大模拟方法，并不受几何维度的限制。
近日，美国 罗切斯特大学（University of Rochester）Usman A. Javid，Qiang Lin等，在Nature Photonics上发文，报道了一种量子相关的合成晶体，基于在芯片级动态调制铌酸锂微谐振器中，产生了相干控制宽带量子频率梳。梳状模式固有的时间-频率纠缠，极大地扩展了合成空间的维度，创造了巨大的、接近400×400、电控可调性的合成晶格。
研究表明，利用纠缠光子之间的量子关联演化，执行了一系列模拟，演示了时间和频率关联空间中的量子随机行走、布洛赫振荡和多级拉比振荡（在5×5模式子空间中演示）。该项器件，结合了单片纳米光子结构的简单性、量子相关合成空间的高维性和片上相干控制，为大规模模拟量子模拟和时频域计算的芯片级实现，开辟了一条途径。
Chip-scale simulations in a quantum-correlated synthetic space.
图1:量子相关合成晶体的概念。
图2:双光子量子光学频率梳quantum optical frequency comb，QOFC的表征。
图3:在合成晶格中，关联光子的量子随机行走。
图4:在双光子时间关联上，模拟布洛赫振荡。
图5:强耦合和拉比振荡。
https://www.nature.com/articles/s41566-023-01236-7
https://doi.org/10.1038/s41566-023-01236-7
