論文の概要: Quantum Frequency Conversion of $μs$-long Photons from the Visible to the Telecom-C-Band

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.15193v2
• Date: Mon, 24 Feb 2025 14:06:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-25 15:47:21.470583
• Title: Quantum Frequency Conversion of $μs$-long Photons from the Visible to the Telecom-C-Band
• Title（参考訳）: 可視光からTelecom-C-Bandへの$μs$-long光子の量子周波数変換
• Authors: Soeren Wengerowsky, Stefano Duranti, Lukas Heller, Hugues de Riedmatten,
• Abstract要約: 量子周波数変換(Quantum Frequency Conversion、QFC)は、光ファイバーの長距離伝播を容易にするために、原子系と通信帯域を結合する技術である。 単一光子レベルで606nmから1552nmのマイクロ秒長の弱コヒーレントパルスの差周波変換を実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License:
• Abstract: Quantum Frequency Conversion (QFC) is a widely used technique to interface atomic systems with the telecom band in order to facilitate propagation over longer distances in fiber. Here we demonstrate the difference-frequency conversion from 606 nm to 1552 nm of microsecond-long weak coherent pulses at the single photon level compatible with Pr$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5\,$ quantum memories, with high-signal to noise ratio. We use a single step difference frequency generation process with a continuous-wave pump at 994 nm in a MgO:ppLN-waveguide and ultra-narrow spectral filtering down to a bandwidth of 12.5 MHz. With this setup, we achieve the conversion of weak coherent pulses of duration up to 13.6 $\mu s$ with a device efficiency of about 25% and a signal-to-noise ratio >460 for 10 $\mu s$-long pulses containing one photon on average. This signal-to-noise ratio is large enough to enable a high-fidelity conversion of qubits emitted from an emissive quantum memory based on Pr$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5\,$ and to realize an interface with quantum processing nodes based on narrow-linewidth cavity-enhanced trapped ions.
• Abstract（参考訳）: 量子周波数変換(Quantum Frequency Conversion, QFC)は、光ファイバーの長距離伝播を容易にするために、原子系と通信帯域を結合する技術である。 ここでは, Pr$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5\,$量子メモリと互換性のある単一光子レベルにおいて, 606nm から 1552nm のマイクロ秒長の弱コヒーレントパルスの差周波数変換を示す。 MgO:ppLN導波路で994nmの連続波ポンプと12.5MHzまでの超狭帯域スペクトルフィルタを用いた単一ステップ差分周波数生成法を用いる。 この設定により、デバイス効率が約25%、信号対雑音比が460 >460 >10$\mu s-long パルスの平均1光子を含む弱コヒーレントパルスを最大13.6$\mu s$に変換する。 この信号対雑音比は、Pr$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5\,$に基づいて放射量子メモリから放出される量子ビットの高忠実度変換を可能にし、狭線幅キャビティ強調イオンに基づく量子処理ノードとのインタフェースを実現するのに十分である。

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