論文の概要: High-rate entanglement between a semiconductor spin and indistinguishable photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2207.09881v1
• Date: Wed, 20 Jul 2022 13:22:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-04 08:07:23.876746
• Title: High-rate entanglement between a semiconductor spin and indistinguishable photons
• Title（参考訳）: 半導体スピンと識別不能光子との高速絡み合い
• Authors: N. Coste, D. Fioretto, N. Belabas, S. C. Wein, P. Hilaire, R. Frantzeskakis, M. Gundin, B. Goes, N. Somaschi, M. Morassi, A. Lema\^itre,1 I. Sagnes, A. Harouri, S. E. Economou, A. Auffeves, O. Krebs, L. Lanco and P. Senellart
• Abstract要約: フォトニックグラフ状態は、光学量子技術の鍵となる資源である。 スピン光子絡み合いは線形クラスター状態を生成するために決定論的に提案されている。 光学キャビティに挿入された半導体量子ドットを用いて光子を効率よく収集する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Photonic graph states, quantum light states where multiple photons are mutually entangled, are key resources for optical quantum technologies. They are notably at the core of error-corrected measurement-based optical quantum computing and all-optical quantum networks. In the discrete variable framework, these applications require high efficiency generation of cluster-states whose nodes are indistinguishable photons. Such photonic cluster states can be generated with heralded single photon sources and probabilistic quantum gates, yet with challenging efficiency and scalability. Spin-photon entanglement has been proposed to deterministically generate linear cluster states. First demonstrations have been obtained with semiconductor spins achieving high photon indistinguishablity, and most recently with atomic systems at high collection efficiency and record length. Here we report on the efficient generation of three partite cluster states made of one semiconductor spin and two indistinguishable photons. We harness a semiconductor quantum dot inserted in an optical cavity for efficient photon collection and electrically controlled for high indistinguishability. We demonstrate two and three particle entanglement with fidelities of 80 % and 63 % respectively, with photon indistinguishability of 88%. The spin-photon and spin-photon-photon entanglement rates exceed by three and two orders of magnitude respectively the previous state of the art. Our system and experimental scheme, a monolithic solid-state device controlled with a resource efficient simple experimental configuration, are very promising for future scalable applications.
• Abstract（参考訳）: フォトニックグラフ状態、複数の光子が相互に絡み合う量子光状態は、光学量子技術の鍵となる資源である。 それらは特に、誤差補正測定に基づく光学量子コンピューティングと全光学量子ネットワークのコアである。 離散変数フレームワークでは、これらのアプリケーションはノードが識別不能な光子を持つクラスタ状態の高効率生成を必要とする。 このようなフォトニッククラスター状態は、1つの光子源と確率的量子ゲートで生成できるが、効率とスケーラビリティは困難である。 スピン光子絡み合いは線形クラスター状態を生成するために決定論的に提案されている。 最初の実験は、高い光子不連続性を達成する半導体スピンと、最近は高い収集効率と記録長を持つ原子系によって行われた。 本稿では、1つの半導体スピンと2つの識別不能光子からなる3つの粒子クラスター状態の効率的な生成について報告する。 光キャビティに挿入された半導体量子ドットを効率よく光子収集に利用し、高識別性のために電気的に制御する。 粒子の絡み合いは80 %, 63 %であり, 光子識別性は88%であった。 スピン-光子とスピン-光子-光子の絡み合い速度は、それぞれ前の状態の3桁と2桁を超える。 資源効率のよい単純な実験構成で制御されるモノリシックな固体デバイスであるシステムと実験スキームは、将来のスケーラブルなアプリケーションに非常に有望である。

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