論文の概要: Cavity-enhanced single artificial atoms in silicon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2302.10230v1
• Date: Mon, 20 Feb 2023 19:05:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-22 17:29:25.496186
• Title: Cavity-enhanced single artificial atoms in silicon
• Title（参考訳）: シリコン中のキャビティ強化単一人工原子
• Authors: Valeria Saggio, Carlos Errando-Herranz, Samuel Gyger, Christopher Panuski, Mihika Prabhu, Lorenzo De Santis, Ian Christen, Dalia Ornelas-Huerta, Hamza Raniwala, Connor Gerlach, Marco Colangelo, Dirk Englund
• Abstract要約: 通信Oバンドにおける単一のG中心の制御可能なキャビティ結合を示す。 電気通信波長でシリコン中の決定論的スピン光子界面を実現する可能性を示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Artificial atoms in solids are leading candidates for quantum networks, scalable quantum computing, and sensing, as they combine long-lived spins with mobile and robust photonic qubits. The central requirements for the spin-photon interface at the heart of these systems are long spin coherence times and efficient spin-photon coupling at telecommunication wavelengths. Artificial atoms in silicon have a unique potential to combine the long coherence times of spins in silicon with telecommunication wavelength photons in the world's most advanced microelectronics and photonics platform. However, a current bottleneck is the naturally weak emission rate of artificial atoms. An open challenge is to enhance this interaction via coupling to an optical cavity. Here, we demonstrate cavity-enhanced single artificial atoms at telecommunication wavelengths in silicon. We optimize photonic crystal cavities via inverse design and show controllable cavity-coupling of single G-centers in the telecommunications O-band. Our results illustrate the potential to achieve a deterministic spin-photon interface in silicon at telecommunication wavelengths, paving the way for scalable quantum information processing.
• Abstract（参考訳）: 固体中の人工原子は、長寿命スピンとモバイルおよび堅牢なフォトニック量子ビットを組み合わせた量子ネットワーク、スケーラブルな量子コンピューティング、センシングの有力候補である。 これらのシステムの中心にあるスピン-光子界面の中心的な要件は、長いスピンコヒーレンス時間と通信波長での効率的なスピン-光子結合である。 シリコンの人工原子は、シリコンのスピンの長いコヒーレンス時間と、世界で最も先進的なマイクロエレクトロニクスおよびフォトニクスプラットフォームの通信波長光子を結合するユニークなポテンシャルを持っている。 しかし、現在のボトルネックは自然に弱い人工原子の放出速度である。 オープンな課題は、光学キャビティとのカップリングによってこの相互作用を強化することである。 ここでは、シリコンの共振波長における空洞強化単一人工原子を実証する。 逆設計によりフォトニック結晶空洞を最適化し,電気通信用oバンドにおける単一g中心のキャビティ結合性を示す。 以上の結果から, シリコンのスピン光子界面を通信波長で実現し, スケーラブルな量子情報処理への道を開く可能性を示す。

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