論文の概要: Low-noise quantum frequency conversion in a monolithic bulk ppKTP cavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.13459v2
• Date: Thu, 8 Jun 2023 13:31:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-09 19:13:18.175890
• Title: Low-noise quantum frequency conversion in a monolithic bulk ppKTP cavity
• Title（参考訳）: モノリシックバルクpKTP空洞における低雑音量子周波数変換
• Authors: Felix Mann, Helen M. Chrzanowski, Felipe Gewers, Marlon Placke, Sven Ramelow
• Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔中心は、量子ネットワークのノードを形成する主要な候補である。 モノリシックバルクpKTPキャビティに基づく高効率低雑音量子周波数変換のための新しいプラットフォームを実証する。 オフザシェルフポンプレーザーの出力を共鳴的に高めることにより、内部変換効率は(72.3pm 0.4)%で、ターゲット波長での雑音は(110pm 4) mbox kHz/nmである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Interfacing the different building blocks of a future large scale quantum network will demand efficient and noiseless frequency conversion of quantum light. Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are a leading candidate to form the nodes of such a network. However, the performance of a suitable converter remains a bottleneck, with existing demonstrations severely limited by parasitic noise arising at the target telecom wavelength. Here, we demonstrate a new platform for efficient low-noise quantum frequency conversion based on a monolithic bulk ppKTP cavity and show its suitability for the conversion of 637 nm single photons from NV centers in diamond to telecommunication wavelengths. By resonantly enhancing the power of an off-the-shelf pump laser, we achieve an internal conversion efficiency of $(72.3\pm 0.4)\%$ while generating only $(110\pm 4) \mbox{ kHz/nm}$ noise at the target wavelength without the need for any active stabilization. This constitutes a 5-fold improvement in noise over existing state-of-the-art single-step converters at this wavelengths. We verify the almost ideal preservation of non-classical correlations by converting photons from a spontaneous parametric down-conversion source and moreover show the preservation of time-energy entanglement via Franson interferometry.
• Abstract（参考訳）: 将来の大規模量子ネットワークの異なるビルディングブロックのインターフェイスは、効率良くノイズのない量子光の周波数変換を必要とする。 ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、そのようなネットワークのノードを形成する主要な候補である。 しかし, 既往の実証実験は, 目標通信波長で発生する寄生雑音によって著しく制限されているため, 適切なコンバータの性能は依然としてボトルネックである。 本稿では,モノリシックなバルクppktpキャビティに基づく高効率な低ノイズ量子周波数変換のための新しいプラットフォームを示し,ダイヤモンド中のnv中心から通信波長への637nm単一光子変換に適していることを示す。 オフザシェルフポンプレーザーの出力を共鳴的に高めることにより、アクティブ安定化を必要とせず、ターゲット波長で(110\pm 4) \mbox{ kHz/nm}$のみを発生させながら、内部変換効率が$(72.3\pm 0.4)\%となる。 これは、この波長での既存の最先端のシングルステップ変換器に対する5倍のノイズ改善である。 自発的なパラメトリックダウン変換源から光子を変換することで非古典的相関のほぼ理想的保存を検証し、さらにフランソン干渉法による時間エネルギーの絡み合いの保存を示す。

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