論文の概要: Spin-photon entanglement of a single Er$^{3+}$ ion in the telecom band
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2406.06515v1
- Date: Mon, 10 Jun 2024 17:55:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-11 12:39:47.933838
- Title: Spin-photon entanglement of a single Er$^{3+}$ ion in the telecom band
- Title（参考訳）: テレコムバンドにおける単一Er$^{3+}=イオンのスピン光子絡み
- Authors: Mehmet T. Uysal, Łukasz Dusanowski, Haitong Xu, Sebastian P. Horvath, Salim Ourari, Robert J. Cava, Nathalie P. de Leon, Jeff D. Thompson,
- Abstract要約: 量子中継器を用いた長距離量子通信はセキュアな通信を可能にする技術である。
量子リピータの構成要素として、スピン光子絡み合いは原子と固体の量子ビットの両方で実証されている。
ここでは, シリコンナノフォトニック回路に集積された固体結晶中の1つのEr$3+$イオンを用いたスピン光子エンタングルメントを実演する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.27376226833693
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Long-distance quantum communication using quantum repeaters is an enabling technology for secure communication, distributed quantum computing and quantum-enhanced sensing and metrology. As a building block of quantum repeaters, spin-photon entanglement has been demonstrated with both atomic and solid-state qubits. However, previously demonstrated qubits with long spin coherence do not directly emit photons into the low-loss telecom band that is needed for long-distance communication. Here, we demonstrate spin-photon entanglement using a single Er$^{3+}$ ion in a solid-state crystal, integrated into a silicon nanophotonic circuit. Direct emission into the telecom band enables an entanglement rate of 1.48 Hz over 15.6 km of optical fiber, with a fidelity of 73(3)$\%$. This opens the door to large-scale quantum networks based on scalable nanophotonic devices and many spectrally multiplexed Er$^{3+}$ ions.
- Abstract（参考訳）: 量子リピータを用いた長距離量子通信は、セキュアな通信、分散量子コンピューティング、量子エンハンスドセンシングおよびメトロジーを可能にする技術である。
量子リピータの構成要素として、スピン光子絡み合いは原子と固体の量子ビットの両方で実証されている。
しかし、以前に実証された長いスピンコヒーレンスを持つ量子ビットは、長距離通信に必要な低損失の通信帯域に直接光子を放出しない。
ここでは, シリコンナノフォトニック回路に集積された固体結晶中の1つのEr$^{3+}$イオンを用いたスピン光子エンタングルメントを実演する。
テレコムバンドへの直接放出は、15.6kmの光ファイバー上で1.48Hzの絡み合い速度を可能にし、忠実度は73(3)$\%$である。
これにより、スケーラブルなナノフォトニクスデバイスと多くのスペクトル多重Er$^{3+}$イオンに基づく大規模量子ネットワークへの扉が開く。
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