論文の概要: A scalable cavity-based spin-photon interface in a photonic integrated circuit

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.18057v1
• Date: Wed, 28 Feb 2024 05:26:32 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-02-29 16:14:38.177587
• Title: A scalable cavity-based spin-photon interface in a photonic integrated circuit
• Title（参考訳）: フォトニック集積回路におけるスケーラブルな空洞型スピン光子界面
• Authors: Kevin C. Chen, Ian Christen, Hamza Raniwala, Marco Colangelo, Lorenzo De Santis, Katia Shtyrkova, David Starling, Ryan Murphy, Linsen Li, Karl Berggren, P. Benjamin Dixon, Matthew Trusheim, Dirk Englund
• Abstract要約: フォトニック集積回路(PIC)におけるスズ空洞(SnV)中心を含むナノフォトニックキャビティの集積性を示す。 この多重化アーキテクチャにより、高忠実度量子状態伝達が可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15178488157371034
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: A central challenge in quantum networking is transferring quantum states between different physical modalities, such as between flying photonic qubits and stationary quantum memories. One implementation entails using spin-photon interfaces that combine solid-state spin qubits, such as color centers in diamond, with photonic nanostructures. However, while high-fidelity spin-photon interactions have been demonstrated on isolated devices, building practical quantum repeaters requires scaling to large numbers of interfaces yet to be realized. Here, we demonstrate integration of nanophotonic cavities containing tin-vacancy (SnV) centers in a photonic integrated circuit (PIC). Out of a six-channel quantum micro-chiplet (QMC), we find four coupled SnV-cavity devices with an average Purcell factor of ~7. Based on system analyses and numerical simulations, we find with near-term improvements this multiplexed architecture can enable high-fidelity quantum state transfer, paving the way towards building large-scale quantum repeaters.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークにおける中心的な課題は、飛行するフォトニック量子ビットと静止量子メモリの間の様々な物理モード間で量子状態の転送である。 1つの実装は、ダイヤモンド中の色中心のような固体スピン量子ビットとフォトニックナノ構造を結合したスピン光子インターフェースを使用する。 しかし、高忠実度スピン光子相互作用は孤立したデバイスで実証されているが、実用的な量子リピータを構築するには、多くのインターフェースにスケールする必要がある。 本稿では,光電子集積回路(PIC)におけるスズ空洞(SnV)中心を含むナノフォトニックキャビティの統合を実証する。 6チャンネルの量子マイクロチップ(QMC)のうち、平均パーセル係数が7の4つの結合SnVキャビティデバイスが見つかった。 システム解析と数値シミュレーションに基づいて、この多重化アーキテクチャにより高忠実度量子状態伝達が可能となり、大規模量子リピータ構築への道が開かれた。

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