論文の概要: Efficient Photonic Integration of Diamond Color Centers and Thin-Film Lithium Niobate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.15207v1
• Date: Tue, 27 Jun 2023 05:04:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-06-28 14:39:20.952917
• Title: Efficient Photonic Integration of Diamond Color Centers and Thin-Film Lithium Niobate
• Title（参考訳）: ダイヤモンド色中心と薄膜ニオブ酸リチウムの効率的なフォトニック集積
• Authors: Daniel Riedel, Hope Lee, Jason F. Herrmann, Jakob Grzesik, Vahid Ansari, Jean-Michel Borit, Hubert S. Stokowski, Shahriar Aghaeimeibodi, Haiyu Lu, Patrick J. McQuade, Nick A. Melosh, Zhi-Xun Shen, Amir H. Safavi-Naeini, Jelena Vu\v{c}kovi\'c
• Abstract要約: ダイヤモンド中の負電荷型グループIV色中心は量子記憶の候補である。 薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)は多くの有用なフォトニック非線形性を提供する。 負電荷シリコン空孔(SiV)中心を含むダイヤモンドナノビームとTFLN導波路を高効率に統合する。
• 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: On-chip photonic quantum circuits with integrated quantum memories have the potential to radically progress hardware for quantum information processing. In particular, negatively charged group-IV color centers in diamond are promising candidates for quantum memories, as they combine long storage times with excellent optical emission properties and an optically-addressable spin state. However, as a material, diamond lacks many functionalities needed to realize scalable quantum systems. Thin-film lithium niobate (TFLN), in contrast, offers a number of useful photonic nonlinearities, including the electro-optic effect, piezoelectricity, and capabilities for periodically-poled quasi-phase matching. Here, we present highly efficient heterogeneous integration of diamond nanobeams containing negatively charged silicon-vacancy (SiV) centers with TFLN waveguides. We observe greater than 90\% transmission efficiency between the diamond nanobeam and TFLN waveguide on average across multiple measurements. By comparing saturation signal levels between confocal and integrated collection, we determine a $10$-fold increase in photon counts channeled into TFLN waveguides versus that into out-of-plane collection channels. Our results constitute a key step for creating scalable integrated quantum photonic circuits that leverage the advantages of both diamond and TFLN materials.
• Abstract（参考訳）: 集積量子メモリを持つオンチップフォトニック量子回路は、量子情報処理のハードウェアを根本的に進歩させる可能性がある。 特に、ダイヤモンド中の負電荷型グループIV色中心は、長い貯蔵時間と優れた光発光特性と光適応可能なスピン状態を組み合わせることで量子記憶の候補となる。 しかし、材料としては、ダイヤモンドにはスケーラブルな量子システムを実現するのに必要な多くの機能がない。 対照的に、薄膜のニオブ酸リチウム(TFLN)は、電気光学効果、圧電性、周期的な準位相マッチング機能など、多くの有用なフォトニック非線形性を提供する。 ここでは、負電荷シリコン空孔(SiV)中心を含むダイヤモンドナノビームとTFLN導波路との高効率な均一結合について述べる。 ダイヤモンドナノビームとtfln導波路間の伝送効率は、複数の測定値で平均90\%以上であった。 共焦点集束と集積集束の飽和信号レベルを比較することで、tfln導波路に伝送される光子数を平面外集束チャネルに10ドル増やすことを決定した。 この結果は、ダイヤモンドとTFLN材料の両方の利点を利用するスケーラブルな集積量子フォトニック回路を構築するための重要なステップである。

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