論文の概要: Purcell enhancement of erbium ions in TiO$_{2}$ on silicon nanocavities
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.09859v1
- Date: Thu, 21 Apr 2022 03:15:26 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-16 03:51:00.610755
- Title: Purcell enhancement of erbium ions in TiO$_{2}$ on silicon nanocavities
- Title（参考訳）: シリコンナノキャビティのtio$_{2}$におけるerbiumイオンのパーセル増強
- Authors: Alan M. Dibos, Michael T. Solomon, Sean E. Sullivan, Manish K. Singh,
Kathryn E. Sautter, Connor P. Horn, Gregory D. Grant, Yulin Lin, Jianguo Wen,
F. Joseph Heremans, Supratik Guha, and David D. Awschalom
- Abstract要約: テレコム光遷移を持つ孤立固体原子欠陥は理想量子光子エミッタとスピン量子ビットである。
シリコンオン絶縁体基板上に成長したエルビウムドープ二酸化チタン薄膜を用いて、CMOS互換の通信量子ビットへのスケーラブルなアプローチを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.10536400529241725
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Isolated solid-state atomic defects with telecom optical transitions are
ideal quantum photon emitters and spin qubits for applications in long-distance
quantum communication networks. Prototypical telecom defects such as erbium
suffer from poor photon emission rates, requiring photonic enhancement using
resonant optical cavities. Many of the traditional hosts for erbium ions are
not amenable to direct incorporation with existing integrated photonics
platforms, limiting scalable fabrication of qubit-based devices. Here we
present a scalable approach towards CMOS-compatible telecom qubits by using
erbium-doped titanium dioxide thin films grown atop silicon-on-insulator
substrates. From this heterostructure, we have fabricated one-dimensional
photonic crystal cavities demonstrating quality factors in excess of
$5\times10^{4}$ and corresponding Purcell-enhanced optical emission rates of
the erbium ensembles in excess of 200. This easily fabricated materials
platform represents an important step towards realizing telecom quantum
memories in a scalable qubit architecture compatible with mature silicon
technologies.
- Abstract（参考訳）: テレコム光遷移を持つ孤立固体原子欠陥は、長距離量子通信ネットワークへの応用に理想的な量子光子エミッタおよびスピン量子ビットである。
エルビウムのような原型的な通信欠陥は光子放出率の低下を招き、共鳴光共振器を用いた光子強化を必要とする。
エルビウムイオンの伝統的なホストの多くは、クビットベースのデバイスのスケーラブルな製造を制限し、既存の統合フォトニクスプラットフォームと直接結合することができない。
本稿では,シリコンオン絶縁体基板上に成長したエルビウム添加二酸化チタン薄膜を用いて,cmos互換通信量子ビットへのスケーラブルなアプローチを提案する。
このヘテロ構造から, 5\times10^{4}$以上の品質因子と200以上のエルビウムアンサンブルの紫外光放射率を示す1次元フォトニック結晶キャビティを作製した。
この簡単な材料プラットフォームは、成熟したシリコン技術と互換性のあるスケーラブルな量子ビットアーキテクチャで、テレコム量子メモリを実現するための重要なステップである。
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