論文の概要: Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with correlated long-lived coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.07120v1
• Date: Wed, 11 Oct 2023 01:40:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-13 00:57:59.932488
• Title: Dual epitaxial telecom spin-photon interfaces with correlated long-lived coherence
• Title（参考訳）: 相関長寿命コヒーレンスを持つ2重エピタキシャルスピン光子界面
• Authors: Shobhit Gupta, Yizhong Huang, Shihan Liu, Yuxiang Pei, Natasha Tomm, Richard J. Warburton and Tian Zhong
• Abstract要約: 3価のエルビウムドーパントは、テレコムCバンドの放出によって魅力的な候補となり、4fの殻内スピン光学遷移を遮蔽した。 我々は、ウェハスケールボトムアップ合成により、エピタキシャル薄膜プラットフォームにおける双対エルビウム・テレコムスピン光子界面を実証した。
• 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: Optically active solid-state spin qubits thrive as an appealing technology for quantum interconnect and quantum networking, owing to their atomic size, scalable creation, long-lived coherence, and ability to coherently interface with flying qubits. Trivalent erbium dopants in particular emerge as a compelling candidate with their telecom C band emission and shielded 4f intra-shell spin-optical transitions. However, prevailing top-down architecture for rare-earth qubits and devices has not allowed simultaneous long optical and spin coherence necessary for long-distance quantum networks. Here we demonstrate dual erbium telecom spin-photon interfaces in an epitaxial thin-film platform via wafer-scale bottom-up synthesis. Harnessing precise controls over the matrix purity, dopant placement, and symmetry unique to this platform, we simultaneously achieve millisecond erbium spin coherence time and $<$3 kilohertz optical dephasing rate in an inversion-symmetry protected site and realize both optical and microwave control in a fiber-integrated package for rapid scaling up. These results demonstrate a significant prospect for high-quality rare-earth qubits and quantum memories assembled using a bottom-up method and pave the way for the large-scale development of quantum light-matter interfaces for telecommunication quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 光学活性な固体スピン量子ビットは、原子サイズ、スケーラブルな生成、長寿命のコヒーレンス、空飛ぶ量子ビットとコヒーレントに結合する能力により、量子インターコネクトと量子ネットワークの魅力的な技術として繁栄する。 特に3価のエルビウムドーパントは、テレコムCバンドの放出と4fの殻内スピン光学遷移を遮蔽する有力な候補として出現する。 しかし、レアアース量子ビットとデバイスのためのトップダウンアーキテクチャでは、長距離量子ネットワークに必要な長い光とスピンのコヒーレンスを許容していない。 ここでは,ウェーハスケールボトムアップ合成によるエピタキシャル薄膜プラットフォームにおける2つのerbiumテレコムスピン光子界面の実証を行う。 このプラットフォームに特有の行列純度, ドーパント配置, 対称性を正確に制御することで, インバージョン対称性保護部位におけるミリ秒エルビウムスピンコヒーレンス時間と3kヘルツ光劣化率を同時に達成し, 光ファイバ集積パッケージにおける光とマイクロ波の両方の制御を実現した。 これらの結果は,ボトムアップ法による高品質希土類量子ビットおよび量子メモリの集積と,通信量子ネットワーク用量子光マッターインタフェースの大規模開発への道を開くものである。

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