論文の概要: An integrated photonic engine for programmable atomic control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.06732v1
- Date: Sat, 13 Aug 2022 21:12:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-31 06:12:58.290370
- Title: An integrated photonic engine for programmable atomic control
- Title（参考訳）: プログラム可能な原子制御のための統合フォトニックエンジン
- Authors: Ian Christen, Madison Sutula, Thomas Propson, Hamed Sattari, Gregory
Choong, Christopher Panuski, Alexander Melville, Justin Mallek, Scott
Hamilton, P. Benjamin Dixon, Adrian J. Menssen, Danielle Braje, Amir H.
Ghadimi, Dirk Englund
- Abstract要約: 光部品の小型化は、古典光学と量子光学のスケールと性能をバルクデバイスの限界を超えて押し上げた。
統合可視光変調器を用いたマルチチャネル量子制御のためのスケーラブルで再構成可能なフォトニックアーキテクチャを提案し,実装する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 42.60602838972598
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Solutions for scalable, high-performance optical control are important for
the development of scaled atom-based quantum technologies. Modulation of many
individual optical beams is central to the application of arbitrary gate and
control sequences on arrays of atoms or atom-like systems. At telecom
wavelengths, miniaturization of optical components via photonic integration has
pushed the scale and performance of classical and quantum optics far beyond the
limitations of bulk devices. However, these material platforms for high-speed
telecom integrated photonics are not transparent at the short wavelengths
required by leading atomic systems. Here, we propose and implement a scalable
and reconfigurable photonic architecture for multi-channel quantum control
using integrated, visible-light modulators based on thin-film lithium niobate.
Our approach combines techniques in free-space optics, holography, and control
theory together with a sixteen-channel integrated photonic device to stabilize
temporal and cross-channel power deviations and enable precise and uniform
control. Applying this device to a homogeneous constellation of silicon-vacancy
artificial atoms in diamond, we present techniques to spatially and spectrally
address a dynamically-selectable set of these stochastically-positioned point
emitters. We anticipate that this scalable and reconfigurable optical
architecture will lead to systems that could enable parallel individual
programmability of large many-body atomic systems, which is a critical step
towards universal quantum computation on such hardware.
- Abstract（参考訳）: スケーラブルで高性能な光制御のためのソリューションは、スケールド原子ベースの量子技術を開発する上で重要である。
多くの個々の光ビームの変調は、任意のゲートと制御配列の原子配列や原子様系への応用の中心である。
テレコム波長では、フォトニック集積による光学部品の小型化が、バルクデバイスの限界を超えて古典的および量子光学のスケールと性能を押し上げた。
しかし、これらの高速通信集積フォトニクスのための材料プラットフォームは、先導原子系に必要な短波長では透明ではない。
本稿では,薄膜ニオブ酸リチウムに基づく可視光変調器を用いたマルチチャネル量子制御のためのスケーラブルで再構成可能なフォトニックアーキテクチャを提案し,実装する。
自由空間光学,ホログラフィ,制御理論の手法を16チャンネル集積フォトニックデバイスと組み合わせることで,時間的・横断的パワー偏差を安定化し,高精度で均一な制御を可能にする。
この装置をダイヤモンド中のシリコン空孔人工原子の均質な星座に適用し, 空間的かつスペクトル的に, 動的に選択可能な点エミッタの集合に対処できる手法を提案する。
我々は、このスケーラブルで再構成可能な光学アーキテクチャが、大規模多体原子システムの並列個別のプログラム可能性を可能にするシステムにつながると予測している。
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