論文の概要: Integrated photonic structures for photon-mediated entanglement of trapped ions
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.06850v2
- Date: Tue, 08 Oct 2024 10:53:27 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-10 14:26:22.035712
- Title: Integrated photonic structures for photon-mediated entanglement of trapped ions
- Title（参考訳）: 光子を介するイオンの絡み合いに対する集積フォトニック構造
- Authors: F. W. Knollmann, E. Clements, P. T. Callahan, M. Gehl, J. D. Hunker, T. Mahony, R. McConnell, R. Swint, C. Sorace-Agaskar, I. L. Chuang, J. Chiaverini, D. Stick,
- Abstract要約: イオンを放出した光子を収集するイオントラップでモノリシックに作製した構造を解析した。
集積フォトニクスは、光子を介する絡み合いを通じて量子情報を分散できる、トラップイオンのスケーラブルなシステムをサポートすることができると結論付けている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Trapped atomic ions are natural candidates for quantum information processing and have the potential to realize or improve quantum computing, sensing, and networking. These applications often require the collection of individual photons emitted from ions into guided optical modes, in some cases for the production of entanglement between separated ions. Proof-of-principle demonstrations of such photon collection from trapped ions have been performed using high-numerical-aperture lenses or cavities and single-mode fibers, but integrated photonic elements in ion-trap structures offer advantages in scalability and manufacturabilty over traditional optics. In this paper we analyze structures monolithically fabricated with an ion trap for collecting ion-emitted photons, coupling them into waveguides, and manipulating them via interference. We calculate geometric limitations on collection efficiency for this scheme, simulate a single-layer grating that shows performance comparable to demonstrated free-space optics, and discuss practical fabrication and fidelity considerations. Based on this analysis, we conclude that integrated photonics can support scalable systems of trapped-ions that can distribute quantum information via photon-mediated entanglement.
- Abstract（参考訳）: トラップされた原子イオンは、量子情報処理の自然な候補であり、量子コンピューティング、センシング、ネットワークの実現や改善の可能性を秘めている。
これらの用途では、イオンから放出される個々の光子をガイドされた光学モードに集める必要があり、場合によっては分離したイオン間の絡み合いが生じる。
イオントラップ構造に集積されたフォトニック素子は、従来の光学よりもスケーラビリティとマニファクチュラビリティに優れている。
本稿では、イオンを放出した光子を集め、それらを導波路に結合させ、干渉により操作するイオントラップでモノリシックに作製した構造を解析する。
このスキームの収集効率の幾何的制限を計算し、実演自由空間光学に匹敵する性能を示す単層格子をシミュレートし、実用的な製作と忠実さの考察を行う。
この分析から,集積フォトニクスは,光子を介する絡み合いを通じて量子情報を分散できる,閉じ込められたイオンのスケーラブルなシステムをサポートすることができると結論付けた。
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