論文の概要: A Thin Film Lithium Niobate Near-Infrared Platform for Multiplexing Quantum Nodes
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.03912v1
- Date: Tue, 7 May 2024 00:13:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-05-08 15:48:10.757985
- Title: A Thin Film Lithium Niobate Near-Infrared Platform for Multiplexing Quantum Nodes
- Title（参考訳）: 量子ノード多重化のための窒化リチウム薄膜近赤外プラットフォーム
- Authors: Daniel Assumpcao, Dylan Renaud, Aida Baradari, Beibei Zeng, Chawina De-Eknamkul, C. J. Xin, Amirhassan Shams-Ansari, David Barton, Bartholomeus Machielse, Marko Loncar,
- Abstract要約: 量子ネットワークは、多くのメモリ量子ビットからなる量子ノードを必要とする。
これにより、メモリを多重化し、遷移周波数の不均一な分布を克服する戦略が必要となる。
本研究では,これらの要件を満たすために,VNIR薄膜窒化リチウム(TFLN)集積フォトニクスプラットフォームを実現する。
- 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: Practical quantum networks will require quantum nodes consisting of many memory qubits. This in turn will increase the complexity of the photonic circuits needed to control each qubit and will require strategies to multiplex memories and overcome the inhomogeneous distribution of their transition frequencies. Integrated photonics operating at visible to near-infrared (VNIR) wavelength range, compatible with the transition frequencies of leading quantum memory systems, can provide solutions to these needs. In this work, we realize a VNIR thin-film lithium niobate (TFLN) integrated photonics platform with the key components to meet these requirements. These include low-loss couplers ($<$ 1 dB/facet), switches ($>$ 20 dB extinction), and high-bandwidth electro-optic modulators ($>$ 50 GHz). With these devices we demonstrate high-efficiency and CW-compatible frequency shifting ($>$ 50 $\%$ efficiency at 15 GHz), as well as simultaneous laser amplitude and frequency control through a nested modulator structure. Finally, we highlight an architecture for multiplexing quantum memories using the demonstrated TFLN components, and outline how this platform can enable a 2-order of magnitude improvement in entanglement rates over single memory nodes. Our results demonstrate that TFLN can meet the necessary performance and scalability benchmarks to enable large-scale quantum nodes.
- Abstract（参考訳）: 現実的な量子ネットワークは、多くのメモリ量子ビットからなる量子ノードを必要とする。
これにより、各量子ビットを制御するのに必要なフォトニック回路の複雑さが増大し、メモリを多重化し、遷移周波数の不均一分布を克服する戦略が必要になる。
可視から近赤外線(VNIR)波長範囲で動作する集積フォトニクスは、主要な量子メモリシステムの遷移周波数と互換性があり、これらのニーズに対する解決策を提供することができる。
本研究では,これらの要件を満たすために,VNIR薄膜窒化リチウム(TFLN)集積フォトニクスプラットフォームを実現する。
例えば、低損失のカップル($1 dB/facet)、スイッチ($20 dB)、高帯域幅の電気光学変調器($50 GHz)などがある。
これらのデバイスでは、高効率かつCW互換の周波数シフト(50ドル以上)と、ネスト変調器構造による同時レーザ振幅と周波数制御を実証する。
最後に、実証されたTFLNコンポーネントを使用して量子メモリを多重化するアーキテクチャを強調し、このプラットフォームが単一メモリノード上での絡み合い率を2桁改善する方法について概説する。
この結果から,TFLNは大規模量子ノードを実現するために必要な性能とスケーラビリティのベンチマークを満たすことができることがわかった。
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