論文の概要: Quantum coherent microwave-optical transduction using high overtone bulk
acoustic resonances
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.00471v5
- Date: Tue, 12 Oct 2021 12:33:45 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-09 16:44:39.769998
- Title: Quantum coherent microwave-optical transduction using high overtone bulk
acoustic resonances
- Title（参考訳）: 高オーバトンバルク音響共鳴を用いた量子コヒーレントマイクロ波光伝送
- Authors: Terence Bl\'esin, Hao Tian, Sunil Bhave, and Tobias J. Kippenberg
- Abstract要約: マイクロ波場の単一量子を光学領域に変換する装置は、卓越した試みである。
本稿では,量子コヒーレントな双方向トランスダクションの要件を満たす新しいトランスダクション方式を提案する。
提案手法は,マイクロ波と光光子を共ヒーレントに結合させるため,中間的なメカニカルモード,ハイオーバートンバルク音響共鳴(HBAR)を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.467198007912785
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: A device capable of converting single quanta of the microwave field to the
optical domain is an outstanding endeavour in the context of quantum
interconnects between distant superconducting qubits, but likewise can have
applications in other fields, such as radio astronomy or, in the classical
realm, microwave photonics. A variety of transduction approaches, based on
optomechanical or electro-optical interactions, have been proposed and
realized, yet the required vanishing added noises and an efficiency approaching
unity, have not yet been attained. Here we present a new transduction scheme
that could in theory satisfy the requirements for quantum coherent
bidirectional transduction. Our scheme relies on an intermediary mechanical
mode, a high overtone bulk acoustic resonance (HBAR), to coherently couple
microwave and optical photons through the piezoelectric and strain-optical
effects. Its efficiency results from the combination of integrated Si3N4
photonic circuits with ultra low loss sustaining high intracavity photon
numbers with the highly efficient microwave to mechanical transduction offered
by piezoelectrically coupled HBAR. We develop a quantum theory for this
multipartite system by first introducing a quantization method for the
piezoelectric interaction between the microwave mode and the mechanical mode
from first principles (which to our knowledge has not been presented in this
form), and link the latter to the conventional Butterworth-Van Dyke model. The
HBAR is subsequently coupled to a pair of hybridized optical modes from coupled
optical ring cavities via the strain-optical effect. We analyze the conversion
capabilities of the proposed device using signal flow graphs, and demonstrate
that near quantum coherent transduction is possible, with realistic
experimental parameters.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波場の1量子を光学領域に変換できる装置は、遠くの超伝導量子ビット間の量子インターコネクトの文脈において顕著な試みであるが、同様に電波天文学や古典的な領域ではマイクロ波フォトニクスのような他の分野にも応用することができる。
光機械的または電気的相互作用に基づく様々な変換アプローチが提案され、実現されているが、必要となるノイズの消失とユニティに近づく効率はまだ達成されていない。
本稿では,理論上,量子コヒーレント双方向変換の要件を満たす新しい変換スキームを提案する。
本手法は,マイクロ波と光子を圧電効果とひずみ光学効果を両立させるため,中間機械的モード,ハイオーバートンバルク音響共鳴(HBAR)を利用する。
集積Si3N4フォトニック回路と超低損失の高キャビティ光子数の組み合わせと、圧電結合HBARによって提供される高効率マイクロ波-機械的トランスダクションにより効率が向上した。
電子レンジモードとメカニカルモード間の圧電相互作用の量子化法を第一原理から導入し、後者を従来のバターワース・ヴァン・ダイクモデルと結びつけて、この多部系に対する量子理論を開発した。
hbarはその後、ひずみ光学効果を介して結合された光学環空洞から2対のハイブリダイゼーション光学モードに結合される。
信号フローグラフを用いて提案装置の変換能力を解析し,現実的な実験パラメータを用いて量子コヒーレント変換が可能であることを示す。
関連論文リスト
- Nonlinear dynamical Casimir effect and Unruh entanglement in waveguide QED with parametrically modulated coupling [83.88591755871734]
理論的には、1次元導波路に対して動く2レベル量子ビットの配列について検討する。
この運動の周波数が2倍のクビット共鳴周波数に近づくと、光子のパラメトリック生成と量子ビットの励起を誘導する。
我々は、摂動図式技術と厳密なマスター方程式アプローチの両方を取り入れた包括的一般理論フレームワークを開発する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-08-30T15:54:33Z) - Scalable microwave-to-optical transducers at single photon level with spins [4.142140287566351]
単一光子のマイクロ波から光への変換は、将来の超伝導量子デバイス間の相互接続において重要な役割を果たす。
我々はレアアースイオン(REI)ドープ結晶を用いたオンチップマイクロ波-光変換器を実装した。
我々は、原子遷移の絶対周波数によって実現された2つの同時に動作するトランスデューサに由来する光子の干渉を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2024-07-11T21:43:02Z) - Principles for Optimizing Quantum Transduction in Piezo-Optomechanical Systems [0.0]
遠方超伝導量子ビットの光ファイバー接続に必須な双方向マイクロ波光量子トランスダクション
双方向量子トランスデューサは、中間GHz帯フォノンモードによりマイクロ波光子とテレコムバンド光子を変換する。
本研究では、第1原理からの圧電的相互作用と光学的モード間のエバネッセント結合の両方について検討し、この種の量子トランスデューサの最適化において、どのようなパラメータが重要かについて議論する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-07T20:14:37Z) - Terahertz-Mediated Microwave-to-Optical Transduction [0.0]
マイクロ波と光レンジの間の量子信号の変換は、強力なハイブリッド量子システムを解き放つ。
ほとんどのマイクロ波-光量子トランスデューサは、ポンプ吸収による熱ノイズに悩まされる。
THz帯の中間周波数状態に基づく2段階スキームを用いた電気光学変換器における熱・波動の結合解析を行った。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-07-07T19:31:39Z) - Hyper-entanglement between pulse modes and frequency bins [101.18253437732933]
2つ以上のフォトニック自由度(DOF)の間の超絡み合いは、新しい量子プロトコルを強化し有効にすることができる。
パルスモードと周波数ビンとの間に超絡み合った光子対の生成を実証する。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-04-24T15:43:08Z) - Electro-optic transduction in silicon via GHz-frequency nanomechanics [7.513920571044517]
我々は3.3MHz帯で1.8×10-7$のマイクロ波光子変換効率を示す。
以上の結果から,結晶シリコンを用いた集積デバイスによる量子トランスダクションに向けたステップストーンが得られた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-10-24T19:06:57Z) - Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。
トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。
我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-20T18:04:26Z) - High-efficiency microwave-optical quantum transduction based on a cavity
electro-optic superconducting system with long coherence time [52.77024349608834]
マイクロ波と光子の間の周波数変換は、超伝導量子プロセッサ間のリンクを作るための鍵となる技術である。
本稿では, 長コヒーレンス時間超伝導電波周波数(SRF)キャビティに基づくマイクロ波光プラットフォームを提案する。
2つのリモート量子システム間の密接な絡み合い発生の忠実さは、低マイクロ波損失により向上することを示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-30T17:57:37Z) - Tunable photon-mediated interactions between spin-1 systems [68.8204255655161]
我々は、光子を媒介とする効果的なスピン-1系間の相互作用に、光遷移を持つマルチレベルエミッタを利用する方法を示す。
本結果は,空洞QEDおよび量子ナノフォトニクス装置で利用可能な量子シミュレーションツールボックスを拡張した。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-06-03T14:52:34Z) - Silicon nitride waveguides with intrinsic single-photon emitters for
integrated quantum photonics [97.5153823429076]
我々は、SiN中の固有の単一光子放射体から、同じ物質からなるモノリシック集積導波路への光子の最初のカップリングに成功したことを示す。
その結果、スケーラブルでテクノロジー対応の量子フォトニック集積回路の実現に向けた道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-17T16:51:29Z) - Parametric Amplification of an Optomechanical Quantum Interconnect [0.0]
超伝導量子ビットを光ファイバに接続するには、マイクロ波光子の光子への変換が必要である。
現代の実験では、マイクロ波共振器とフォノンモードを介する光共振器との強い結合が示されている。
本稿では、量子光学の入力出力形式に基づく駆動レーザの時間依存制御のための理論的枠組みを提案する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-02-24T18:48:58Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。