論文の概要: Scalable photonic integrated circuits for programmable control of atomic
systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2210.03100v2
- Date: Fri, 7 Oct 2022 17:59:07 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-23 14:43:34.081605
- Title: Scalable photonic integrated circuits for programmable control of atomic
systems
- Title（参考訳）: 原子系のプログラム制御のためのスケーラブルフォトニック集積回路
- Authors: Adrian J Menssen, Artur Hermans, Ian Christen, Thomas Propson, Chao
Li, Andrew J Leenheer, Matthew Zimmermann, Mark Dong, Hugo Larocque, Hamza
Raniwala, Gerald Gilbert, Matt Eichenfield, Dirk R Englund
- Abstract要約: 我々は、VIS-IRフォトニック集積回路(PIC)技術に基づく原子制御アーキテクチャを導入する。
概念実証として,ns応答時間と-30dB絶滅率を有する16チャネル窒化ケイ素系APICを実証した。
この研究は、量子制御のためのPIC技術の適合性を実証し、スケーラブルな量子情報処理への道を開く。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.351065404098278
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Advances in laser technology have driven discoveries in atomic, molecular,
and optical (AMO) physics and emerging applications, from quantum computers
with cold atoms or ions, to quantum networks with solid-state color centers.
This progress is motivating the development of a new generation of
"programmable optical control" systems, characterized by criteria (C1) visible
(VIS) and near-infrared (IR) wavelength operation, (C2) large channel counts
extensible beyond 1000s of individually addressable atoms, (C3) high intensity
modulation extinction and (C4) repeatability compatible with low gate errors,
and (C5) fast switching times. Here, we address these challenges by introducing
an atom control architecture based on VIS-IR photonic integrated circuit (PIC)
technology. Based on a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)
fabrication process, this Atom-control PIC (APIC) technology meets the system
requirements (C1)-(C5). As a proof of concept, we demonstrate a 16-channel
silicon nitride based APIC with (5.8$\pm$0.4) ns response times and -30 dB
extinction ratio at a wavelength of 780 nm. This work demonstrates the
suitability of PIC technology for quantum control, opening a path towards
scalable quantum information processing based on optically-programmable atomic
systems.
- Abstract（参考訳）: レーザー技術の進歩により、原子、分子、光学(amo)物理学の発見と、冷たい原子やイオンを持つ量子コンピュータから固体色中心の量子ネットワークまで、新たな応用がもたらされた。
この進歩は、(C1)可視光(VIS)および近赤外線(IR)波長演算、(C2)大型チャネルは、個別にアドレス可能な原子の1000個を超える拡張可能な数、(C3)高強度変調の消滅、(C4)低ゲート誤差に適合する繰り返し可能性、(C5)高速切換時間によって特徴づけられる新しい世代の「プログラム可能な光制御」システムの開発を動機としている。
本稿では、VIS-IRフォトニック集積回路(PIC)技術に基づく原子制御アーキテクチャを導入することで、これらの課題に対処する。
相補的な金属酸化物半導体(CMOS)製造プロセスに基づいて、このAtom制御PIC(APIC)技術はシステム要求(C1)-(C5)を満たす。
概念実証として、(5.8$\pm$0.4)ns応答時間と-780nmの波長で-30dbの消滅率を持つ16チャネルの窒化ケイ素apicを示す。
この研究は、量子制御のためのPIC技術の適合性を実証し、光学プログラム可能な原子システムに基づくスケーラブルな量子情報処理への道を開く。
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