論文の概要: Controlling photon polarisation with a single quantum dot spin
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.03767v1
- Date: Wed, 7 Dec 2022 16:37:59 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 18:41:48.487121
- Title: Controlling photon polarisation with a single quantum dot spin
- Title（参考訳）: 単一量子ドットスピンによる光子偏光制御
- Authors: Elham Mehdi, Manuel Gundin-Martinez, Cl\'ement Millet, Niccolo
Somaschi, Aristide Lema\^itre, Isabelle Sagnes, Luc Le Gratiet, Dario
Fioretto, Nadia Belabas, Olivier Krebs, Pascale Senellart and Lo\"ic Lanco
- Abstract要約: 単一電子スピンによって誘起される巨大偏極回転の制御を実証する。
反射光子の偏光状態は、制御されたスピン誘起回転によって、ポアンカー球のほとんどで操作できる。
この制御により、ゼロまたは低磁場を含む様々な構成でのスピン光子界面の操作が可能となる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: In the framework of optical quantum computing and communications, a major
objective consists in building receiving nodes that implement conditional
operations on incoming photons, using the interaction with a single stationary
qubit. In particular, the quest for scalable nodes motivated the development of
cavity-enhanced spin-photon interfaces with solid-state emitters. An important
challenge remains, however, to produce a stable, controllable, spin-dependant
photon state, in a deterministic way. Here we use a pillar-based high-Q cavity,
embedding a singly-charged semiconductor quantum dot, to demonstrate the
control of giant polarisation rotations induced by a single electron spin. A
complete tomography approach is used to deduce the output polarisation Stokes
vector, conditioned by a single spin state. We experimentally demonstrate
rotation amplitudes such as $\pm \frac{\pi}{2}$ and $\pi$ in the Poincar\'e
sphere, as required for applications based on spin-polarisation mapping and
spin-mediated photon-photon gates. In agreement with our modeling, we observe
that the environmental noise does not limit the amplitude of the spin-induced
rotation, yet slightly degrades the polarisation purity of the output states.
We find that the polarisation state of the reflected photons can be manipulated
in most of the Poincar\'e sphere, through controlled spin-induced rotations,
thanks to moderate cavity birefringence and limited noise. This control allows
the operation of spin-photon interfaces in various configurations, including at
zero or low magnetic fields, which ensures compatibility with key protocols for
photonic cluster state generation.
- Abstract（参考訳）: 光量子コンピューティングと通信の枠組みでは、単一の静止量子ビットとの相互作用を用いて入射光子の条件演算を実装する受信ノードを構築することが主な目的である。
特に、スケーラブルノードの探求は、固体エミッタを用いたキャビティ強化スピン光子界面の開発を動機付けた。
しかし、安定で制御可能なスピン依存光子状態を決定論的に生成することが重要な課題である。
ここでは、単電荷半導体量子ドットを埋め込んだ柱状高Q空洞を用いて、単一電子スピンによって誘起される巨大偏極回転の制御を実証する。
完全なトモグラフィー法を用いて出力偏光ストークスベクトルを導出し、単一のスピン状態が条件付けされる。
スピン偏極マッピングおよびスピン媒介光子ゲートに基づく応用に必要となる,poincar\'e球面における$\pm \frac{\pi}{2}$および$\pi$等の回転振幅を実験的に示す。
本モデルでは, 環境騒音はスピン誘起回転の振幅を制限するものではなく, 出力状態の偏極純度をわずかに低下させる。
反射光子の偏光状態は、中程度のキャビティ複屈折と限られたノイズにより、制御されたスピン誘起回転を通じて、ポアンカルジュ球の大部分で制御可能であることが判明した。
この制御により、0磁場や低磁場を含む様々な構成でのスピン光子界面の動作が可能となり、フォトニッククラスター状態生成の鍵プロトコルとの互換性が保証される。
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