論文の概要: Converting microwave and telecom photons with a silicon photonic nanomechanical interface

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.11628v1
• Date: Wed, 26 Feb 2020 17:10:39 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-01 21:17:26.626243
• Title: Converting microwave and telecom photons with a silicon photonic nanomechanical interface
• Title（参考訳）: シリコンフォトニックナノメカニカルインタフェースによるマイクロ波・通信光子変換
• Authors: G. Arnold, M. Wulf, S. Barzanjeh, E. S. Redchenko, A. Rueda, W. J. Hease, F. Hassani, and J. M. Fink
• Abstract要約: マイクロ波Xと通信Sバンドを接続する完全一体型コヒーレントトランスデューサを実証する。 このデバイスはCMOS互換材料で製造されており、サブワットポンプパワーのV$_pi$は16$mu$Vに達する。 このような電力効率、超感度、高度に統合されたハイブリッド配線は、量子通信やRF受信機から磁気共鳴イメージングまで幅広い応用を見出すことができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Practical quantum networks require low-loss and noise-resilient optical interconnects as well as non-Gaussian resources for entanglement distillation and distributed quantum computation. The latter could be provided by superconducting circuits but - despite growing efforts and rapid progress - existing solutions to interface the microwave and optical domains lack either scalability or efficiency, and in most cases the conversion noise is not known. In this work we utilize the unique opportunities of silicon photonics, cavity optomechanics and superconducting circuits to demonstrate a fully integrated, coherent transducer connecting the microwave X and the telecom S bands with a total (internal) bidirectional transduction efficiency of 1.2% (135 %) at millikelvin temperatures. The coupling relies solely on the radiation pressure interaction mediated by the femtometer-scale motion of two silicon nanobeams and includes an optomechanical gain of about 20 dB. The chip-scale device is fabricated from CMOS compatible materials and achieves a V$_\pi$ as low as 16 $\mu$V for sub-nanowatt pump powers. Such power-efficient, ultra-sensitive and highly integrated hybrid interconnects might find applications ranging from quantum communication and RF receivers to magnetic resonance imaging.
• Abstract（参考訳）: 実用的な量子ネットワークは、エンタングルメント蒸留や分散量子計算のための非ガウジアン資源と同様に、低損失でノイズ耐性の光インターコネクトを必要とする。 後者は超伝導回路によって提供されるが、マイクロ波と光学領域を接続するための急速に進歩したソリューションにもかかわらずスケーラビリティも効率も欠けており、ほとんどの場合変換ノイズは知られていない。 本研究では、シリコンフォトニクス、キャビティ光学、超伝導回路のユニークな機会を利用して、マイクロ波Xと通信Sバンドを接続する完全に統合されたコヒーレントなトランスデューサをミリケルビン温度で1.2% (135 %)の双方向伝送効率で示す。 この結合は、2つのシリコンナノビームのフェムトメータースケール運動によって媒介される放射圧相互作用にのみ依存し、光学的利得は約20dBである。 チップスケールのデバイスはCMOS互換材料で製造されており、サブナノワットポンプパワーのV$_\pi$は16$\mu$Vに達する。 このような電力効率、超感度、高集積のハイブリッドインターコネクトは、量子通信やrf受信機から磁気共鳴イメージングまで幅広い応用が考えられる。

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