論文の概要: Controlling single rare earth ion emission in an electro-optical nanocavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2211.12449v1
• Date: Tue, 22 Nov 2022 18:08:44 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-01-19 04:08:07.905159
• Title: Controlling single rare earth ion emission in an electro-optical nanocavity
• Title（参考訳）: 電気光学ナノキャビティにおける希土類単一イオン放出の制御
• Authors: Likai Yang, Sihao Wang, Mohan Shen, Jiacheng Xie, and Hong X. Tang
• Abstract要約: 希土類エミッタはスピン量子ビット、単一光子源、量子メモリなどの重要な量子資源を可能にする。 ここでは, 電気光学活性フォトニック結晶キャビティにエルビウムドーパントを埋め込むことにより, 単一イオン放出の直接制御を実証する。 共振周波数の電気光学的チューニングを利用して発光速度の動的制御を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.09786690381850356
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Rare earth emitters enable critical quantum resources including spin qubits, single photon sources, and quantum memories. Yet, probing of single ions remains challenging due to low emission rate of their intra-4f optical transitions. One feasible approach is through Purcell enhanced emission in optical cavities. The ability to modulate cavity-ion coupling in real time will further elevate the capacity of such systems. Here, we demonstrate direct control of single ion emission by embedding erbium dopants in an electro-optically active photonic crystal cavity patterned from thin-film lithium niobate. Purcell factor over 170 enables single ion detection, which is verified by second-order autocorrelation measurement. Dynamic control of emission rate is realized by leveraging electro-optic tuning of resonance frequency. Using this feature, storage and retrieval of single ion excitation is further demonstrated, without perturbing the emission characteristics. These results promise new opportunities for controllable single photon sources and efficient spin-photon interfaces.
• Abstract（参考訳）: 希土類エミッターはスピン量子ビット、単一光子源、量子記憶などの臨界量子資源を可能にする。 しかし、単一イオンの探査は4fの光遷移の放出率が低いため、依然として困難である。 実現可能なアプローチの1つは、光キャビティのパーセル強化エミッションである。 キャビティ-イオン結合をリアルタイムで変調する能力は、そのようなシステムの容量をさらに高める。 ここでは, 薄膜ニオブ酸リチウムを用いた電気光学活性フォトニック結晶キャビティにエルビウムドーパントを埋め込むことにより, 単一イオン放出の直接制御を示す。 パーセル因子170以上は単イオン検出が可能であり、二階自己相関測定によって検証される。 共振周波数の電気光学的チューニングを利用して発光速度の動的制御を実現する。 この特徴を用いて, 単一イオン励起の蓄積と回収を, 放出特性を乱すことなくさらに実証する。 これらの結果は、制御可能な単一光子源と効率的なスピン光子インターフェースの新しい機会を約束する。

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