論文の概要: Cavity quantum electro-optics: Microwave-telecom conversion in the
quantum ground state
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2005.12763v1
- Date: Tue, 26 May 2020 14:35:27 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-18 07:32:47.502497
- Title: Cavity quantum electro-optics: Microwave-telecom conversion in the
quantum ground state
- Title（参考訳）: キャビティ量子電子光学:量子基底状態におけるマイクロ波・テレコム変換
- Authors: William Hease, Alfredo Rueda, Rishabh Sahu, Matthias Wulf, Georg
Arnold, Harald G. L. Schwefel, Johannes M. Fink
- Abstract要約: ミリケルビン環境下では、0.025$pm$0.005のノイズ光子をモード占有するキャビティ電気光学式トランシーバが動作している。
このデバイスは汎用的で超伝導量子ビットと互換性があり、マイクロ波と光電界の間の高速かつ決定論的絡み合いの道を開くかもしれない。
- 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: Fiber optic communication is the backbone of our modern information society,
offering high bandwidth, low loss, weight, size and cost, as well as an
immunity to electromagnetic interference. Microwave photonics lends these
advantages to electronic sensing and communication systems, but - unlike the
field of nonlinear optics - electro-optic devices so far require classical
modulation fields whose variance is dominated by electronic or thermal noise
rather than quantum fluctuations. Here we present a cavity electro-optic
transceiver operating in a millikelvin environment with a mode occupancy as low
as 0.025 $\pm$ 0.005 noise photons. Our system is based on a lithium niobate
whispering gallery mode resonator, resonantly coupled to a superconducting
microwave cavity via the Pockels effect. For the highest continuous wave pump
power of 1.48 mW we demonstrate bidirectional single-sideband conversion of X
band microwave to C band telecom light with a total (internal) efficiency of
0.03 % (0.7 %) and an added output conversion noise of 5.5 photons. The high
bandwidth of 10.7 MHz combined with the observed very slow heating rate of 1.1
noise photons s$^{-1}$ puts quantum limited pulsed microwave-optics conversion
within reach. The presented device is versatile and compatible with
superconducting qubits, which might open the way for fast and deterministic
entanglement distribution between microwave and optical fields, for optically
mediated remote entanglement of superconducting qubits, and for new multiplexed
cryogenic circuit control and readout strategies.
- Abstract（参考訳）: 光ファイバー通信は現代の情報社会のバックボーンであり、高帯域幅、低損失、重量、サイズ、コスト、および電磁干渉に対する免疫を提供する。
マイクロ波フォトニクスは電子センシングや通信システムにこれらの利点を与えるが、非線形光学の分野とは異なり、これまでの電気光学デバイスは量子ゆらぎではなく電子または熱雑音に支配される古典的な変調場を必要とする。
ここではミリケルビン環境下で動作し, 0.025$\pm$ 0.005のノイズ光子をモード占有するキャビティ電気光学式トランシーバを提案する。
本方式は,ポッケルス効果により超伝導マイクロ波共振器に共振結合したニオブ酸リチウムウィザリングギャラリーモード共振器をベースとする。
1.48mwの最大連続波ポンプパワーについては、xバンドマイクロ波からcバンド通信光への双方向の単側帯変換を、総効率0.03 % (0.7 %)、出力変換ノイズ5.5フォトンで実証する。
10.7MHzの高帯域幅と観測された1.1のノイズ光子s$^{-1}$の非常に遅い加熱速度を組み合わせると、量子制限パルスマイクロ波光学変換が届く。
提案装置は、マイクロ波と光電界間の高速かつ決定論的絡み合い、超伝導量子ビットの遠隔絡み合い、および新しい多重極低温回路制御および読み出し戦略への道を開いた超伝導量子ビットと互換性がある。
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