論文の概要: High-Q Cavity Interface for Color Centers in Thin Film Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.05811v1
- Date: Thu, 8 Feb 2024 16:47:58 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-02-09 14:03:38.341001
- Title: High-Q Cavity Interface for Color Centers in Thin Film Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンド薄膜における色中心の高Qキャビティ界面
- Authors: Sophie W. Ding, Michael Haas, Xinghan Guo, Kazuhiro Kuruma, Chang Jin,
Zixi Li, David D. Awschalom, Nazar Delegan, F. Joseph Heremans, Alex High,
Marko Loncar
- Abstract要約: 量子情報技術は、量子コンピュータ間の絡み合いを分散できるセキュアなチャネルを通じて、前例のない計算資源を実現する能力を提供する。
ダイヤモンドは、光学的にアクセス可能なスピン量子ビットを持つ原子のような欠陥のホストとして、量子リンクの範囲を広げるために必要な量子メモリノードを実現するための主要なプラットフォームである。
本稿では、最近開発された薄膜ダイヤモンドで作製された1次元および2次元のPhC空洞について、それぞれ1.8x10$5$と1.6x10$5$のQ因子を特徴とし、任意の材料で実現された可視性PhC空洞の最高Qを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.901620390132776
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Quantum information technology offers the potential to realize unprecedented
computational resources via secure channels capable of distributing
entanglement between quantum computers. Diamond, as a host to atom-like defects
with optically-accessible spin qubits, is a leading platform to realize quantum
memory nodes needed to extend the reach of quantum links. Photonic crystal
(PhC) cavities enhance light-matter interaction and are essential ingredients
of an efficient interface between spins and photons that are used to store and
communicate quantum information respectively. Despite great effort, however,
the realization of visible PhC cavities with high quality factor (Q) and design
flexibility is challenging in diamond. Here, we demonstrate one- and
two-dimensional PhC cavities fabricated in recently developed thin-film
diamonds, featuring Q-factors of 1.8x10$^5$ and 1.6x10$^5$, respectively, the
highest Qs for visible PhC cavities realized in any material. Importantly, our
fabrication process is simple and high-yield, based on conventional planar
fabrication techniques, in contrast to previous approaches that rely on complex
undercut methods. We also demonstrate fiber-coupled 1D PhC cavities with high
photon extraction efficiency, and optical coupling between a single SiV center
and such a cavity at 4K achieving a Purcell factor of 13. The demonstrated
diamond thin-film photonic platform will improve the performance and
scalability of quantum nodes and expand the range of quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 量子情報技術は、量子コンピュータ間の絡み合いを分散できるセキュアなチャネルを通じて、前例のない計算資源を実現することができる。
ダイヤモンドは、光学的にアクセス可能なスピン量子ビットを持つ原子のような欠陥のホストとして、量子リンクの範囲を広げるために必要な量子メモリノードを実現するための主要なプラットフォームである。
フォトニック結晶(PhC)キャビティは光-マター相互作用を促進し、それぞれ量子情報の保存と伝達に使用されるスピンと光子の効率的な界面の必須成分である。
しかしながら、ダイヤモンドでは、高い品質因子(q)と設計の柔軟性を備えた可視性phcキャビティの実現が困難である。
本稿では,最近開発された薄膜ダイヤモンドで作製された1次元および2次元のPhCキャビティを,各材料で実現された可視性PhCキャビティの最高値である1.8x10$^5$と1.6x10$^5$のQファクターで示す。
重要視されるのは, 従来の平面造形技術に基く, 複雑な下方切削法に依存する従来の手法とは対照的に, 単純かつ高収率な製造プロセスである。
また,光子抽出効率の高い繊維結合型1D PhCキャビティと,Purcell factorが13である4Kにおいて,単一のSiV中心とそのようなキャビティとの光結合を実証した。
証明されたダイヤモンド薄膜フォトニックプラットフォームは、量子ノードの性能とスケーラビリティを改善し、量子技術の範囲を広げる。
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