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/2202.06999v2
- Date: Thu, 07 Nov 2024 20:21:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-11 18:11:12.881125
- 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で実現したスピン-オプトメカニカル量子インタフェース
- Authors: Hamza Raniwala, Pratyush Anand, Stefan Krastanov, Matt Eichenfield, Matthew Trusheim, 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
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- 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} $, respectively. By placing a Group IV vacancy in the concentrator we demonstrate exquisitely high spin-mechanical coupling rates approaching 40 MHz, while retaining high acousto-optical couplings. We theoretically show that such a device, used in an entanglement heralding scheme, can provide high-fidelity Bell pairs between quantum repeaters. Using the mechanical interface as an intermediary between the optical and spin subsystems, we are able to directly use telecom optics, bypassing the native wavelength requirements of the spin. As the spin is never optically excited or addressed, we do not suffer from spectral diffusion and can operate at higher temperatures (up to 40 K), limited only by thermal losses. We estimate that based on these metrics, optomechanical devices with high spin-mechanical coupling will be a useful architecture for near-term quantum repeaters.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドおよびテレコム光モードにおける欠陥中心間のコヒーレントなメカニカルインタフェースを提案する。
スピン・メカニカル・デバイスとオプティメカニカル・クリスタルの最近の発展と合わせて、メカニカル・光学モードボリューム$V_\mathrm{mech}/\Lambda_\mathrm{p}^3\sim 10^{-5}$と$V_\mathrm{opt}/\lambda^3\sim 10^{-3}$の1Dダイヤモンド・ナノビームを導入する。
集光器にグループIV空孔を配置することにより、40MHzに近づく極度に高いスピン-機械的カップリング率を示しながら、高音響-光学的カップリングを維持する。
理論的には、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。
メカニカルインタフェースを光サブシステムとスピンサブシステムの間の中間体として使用することにより、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利用することができる。
スピンは光学的に励起されることも、対処されることもないので、スペクトル拡散に悩まされず、高温(最大40K)で動かせる。
これらの測定値に基づいて、スピン-メカニカルカップリングの高い光学デバイスは、短期量子リピータにとって有用なアーキテクチャであると推定する。
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