論文の概要: Frequency tunable, cavity-enhanced single erbium quantum emitter in the
telecom band
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.14685v1
- Date: Fri, 28 Apr 2023 08:24:48 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-01 14:56:50.901134
- Title: Frequency tunable, cavity-enhanced single erbium quantum emitter in the
telecom band
- Title（参考訳）: 通信帯域における周波数可変共振器付き単一エルビウム量子エミッタ
- Authors: Yong Yu, Dorian Oser, Gaia Da Prato, Emanuele Urbinati, Javier
Carrasco \'Avila, Yu Zhang, Patrick Remy, Sara Marzban, Simon Gr\"oblacher
and Wolfgang Tittel
- Abstract要約: 固体ホストに埋め込まれた単一量子エミッタは、量子情報プロセッサと量子ネットワークノードを実現するための理想的なプラットフォームである。
ここでは、1つのEr$3+$イオンの放出周波数の線形スタークチューニングを初めて示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.184620121974449
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Single quantum emitters embedded in solid-state hosts are an ideal platform
for realizing quantum information processors and quantum network nodes. Among
the currently-investigated candidates, Er$^{3+}$ ions are particularly
appealing due to their 1.5 $\mu$m optical transition in the telecom band as
well as their long spin coherence times. However, the long lifetimes of the
excited state -- generally in excess of 1 ms -- along with the inhomogeneous
broadening of the optical transition result in significant challenges. Photon
emission rates are prohibitively small, and different emitters generally create
photons with distinct spectra, thereby preventing multi-photon interference --
a requirement for building large-scale, multi-node quantum networks. Here we
solve this challenge by demonstrating for the first time linear Stark tuning of
the emission frequency of a single Er$^{3+}$ ion. Our ions are embedded in a
lithium niobate crystal and couple evanescently to a silicon nano-photonic
crystal cavity that provides an up to 143 increase of the measured decay rate.
By applying an electric field along the crystal c-axis, we achieve a Stark
tuning greater than the ion's linewidth without changing the single-photon
emission statistics of the ion. These results are a key step towards rare earth
ion-based quantum networks.
- Abstract（参考訳）: 固体ホストに埋め込まれた単一量子エミッタは、量子情報プロセッサと量子ネットワークノードを実現するための理想的なプラットフォームである。
現在調査中の候補のうち、er$^{3+}$ ionsは、通信バンドにおける1.5ドルの光遷移と長いスピンコヒーレンス時間によって特に魅力的である。
しかし、励起状態の長い寿命(一般的に1ミリ秒以上)と不均一な光遷移の広がりは大きな困難をもたらす。
光子放出速度は禁止的に小さく、異なる放射体は一般的に異なるスペクトルを持つ光子を生成するため、大規模でマルチノードの量子ネットワークを構築するための要求である多光子干渉を防ぐ。
ここでは、1つのer$^{3+}$イオンの放出周波数の線形スタークチューニングを初めて示すことにより、この課題を解決する。
我々のイオンはニオブ酸リチウム結晶に埋め込まれ、シリコンナノフォトニック結晶空洞にエバネッセント状に結合し、測定された崩壊率を最大143増加させる。
結晶c軸に沿って電場を印加することにより、イオンの単光子放出統計を変化させることなく、イオンの線幅よりも大きなスタークチューニングを実現する。
これらの結果は希土類イオンベースの量子ネットワークへの重要なステップである。
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