論文の概要: A spin-optomechanical quantum interface enabled by an ultrasmall
mechanical and optical mode volume cavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2202.06999v1
- Date: Mon, 14 Feb 2022 19:33:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-25 20:37:59.622219
- Title: A spin-optomechanical quantum interface enabled by an ultrasmall
mechanical and optical mode volume cavity
- Title（参考訳）: 超小型メカニカル・光モード容積キャビティによるスピン-オプトメカニカル量子インタフェース
- Authors: Hamza Raniwala, Stefan Krastanov, Matt Eichenfield, Dirk Englund
- Abstract要約: ダイヤモンドおよびテレコム光モードにおける欠陥中心間のコヒーレントなメカニカルインタフェースを提案する。
集中器にグループIV空孔を配置することにより、極めて高いスピン-メカニカルカップリング速度を示す。
エンタングルメント・ヘラルディング・スキームで使用されるそのようなデバイスは、量子リピータ間の高忠実度ベル対を提供することができることを示す。
- 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: We propose a coherent mechanical interface between defect centers in diamond
and telecom optical modes. Combining recent developments in spin-mechanical
devices and optomechanical crystals, we introduce a 1D diamond nanobeam with
embedded mechanical and electric field concentrator with mechanical and optical
mode volumes $V_\mathrm{mech}/\Lambda_\mathrm{p}^3\sim 10^{-5}$ and
$V_\mathrm{opt}/\lambda^3\sim 10^{-3} $, respectively. By placing a Group IV
vacancy in the concentrator we demonstrate exquisitely high spin-mechanical
coupling rates approaching 40 MHz, while retaining high acousto-optical
couplings. We theoretically show that such a device, used in an entanglement
heralding scheme, can provide high-fidelity Bell pairs between quantum
repeaters. Using the mechanical interface as an intermediary between the
optical and spin subsystems, we are able to directly use telecom optics,
bypassing the native wavelength requirements of the spin. As the spin is never
optically excited or addressed, we do not suffer from spectral diffusion and
can operate at higher temperatures (up to 40 K), limited only by thermal
losses. We estimate that based on these metrics, optomechanical devices with
high spin-mechanical coupling will be a useful architecture for near-term
quantum repeaters.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドおよびテレコム光モードにおける欠陥中心間のコヒーレントなメカニカルインタフェースを提案する。
近年のスピンメカニカルデバイスと光メカニカル結晶の進展を組み合わせることで、メカニカルおよび光学モードボリューム$v_\mathrm{mech}/\lambda_\mathrm{p}^3\sim 10^{-5}$および$v_\mathrm{opt}/\lambda^3\sim 10^{-3} $を有する1次元ダイヤモンドナノビームをそれぞれ導入する。
集束器にグループivの空隙を配置することにより、高い音響光学結合を維持しつつ、40mhzに近づく精巧に高いスピンメカニカル結合率を示す。
理論上は、エンタングルメント・ヘラルド・スキームで使用されるそのようなデバイスが、量子リピータ間で高い忠実度ベル対を提供できることを示す。
光サブシステムとスピンサブシステムの中間体としてメカニカルインターフェースを使用することで、スピンのネイティブ波長要求をバイパスして、直接通信光学を使うことができる。
スピンは光学的に励起されることはないため、スペクトル拡散に苦しむことはなく、高温(最大40k)で動作し、熱損失によってのみ制限される。
これらの測定値から、スピンメカニカル結合性の高い光機械デバイスは、短期量子リピータにとって有用なアーキテクチャとなると推定する。
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