論文の概要: Efficient and reversible optical-to-spin conversion for solid-state quantum memories

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.14551v1
• Date: Fri, 18 Oct 2024 15:47:34 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-10-21 14:24:15.939529
• Title: Efficient and reversible optical-to-spin conversion for solid-state quantum memories
• Title（参考訳）: 固体量子メモリの高効率・可逆光スピン変換
• Authors: Jingjing Chen, Mikael Afzelius,
• Abstract要約: 光子の長期化と効率的な量子記憶は、量子リピータおよびネットワーク応用の鍵となる要素である。 原子周波数コムメモリにおけるバック・フォー・フォス・光スピン変換のモデル化と計測について述べる。 提案手法と結果により,ミリ秒の時間スケールで151Eu3+:Y2SiO5の光子状態の長期保存が可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.617171327458585
• License:
• Abstract: Long-duration and efficient quantum memories for photons are key components of quantum repeater and network applications. To achieve long duration storage in atomic systems, a short-lived optical coherence can be mapped into a long-lived spin coherence, which is the basis for many quantum memory schemes. In this work, we present modeling and measurements of the back-and-forth, i.e. reversible, optical-to-spin conversion for an atomic frequency comb memory. The AFC memory is implemented in $^{151}\textrm{Eu}^{3+}:\textrm{Y}_2\textrm{SiO}_5$ with an applied magnetic field of 231 mT, which allows lifting Zeeman transition degeneracy which otherwise cause time-domain interference in the optical-to-spin conversion. By optimizing the conversion using the developed simulation tool, we achieve a total efficiency of up to 96%, including the spin echo sequence and spin dephasing, for a storage time of 500 $\mu$s. Our methods and results pave the way for long-duration storage of single photon states in 151Eu3+:Y2SiO5 with high signal-to-noise, at the millisecond timescale.
• Abstract（参考訳）: 光子の長期化と効率的な量子記憶は、量子リピータおよびネットワーク応用の鍵となる要素である。 原子系の長期記憶を達成するために、短寿命の光コヒーレンスを長い寿命のスピンコヒーレンスにマッピングすることができる。 本研究では,原子周波数コムメモリの可逆・可逆・光スピン変換のモデリングと測定を行う。 AFCメモリは、$^{151}\textrm{Eu}^{3+}:\textrm{Y}_2\textrm{SiO}_5$で実装され、印加磁場は231 mTであり、Zeemanトランジッションデジェネシーを持ち上げ、それ以外は光スピン変換における時間領域干渉を引き起こす。 開発したシミュレーションツールを用いて変換を最適化することにより,スピンエコーシーケンスやスピンデファスティングを含む最大96%の効率を500$\mu$sの記憶時間で達成する。 提案手法と結果により,ミリ秒の時間スケールで151Eu3+:Y2SiO5の光子状態の長期保存が可能となる。

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