論文の概要: A scalable photonic quantum interconnect platform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.06675v1
• Date: Fri, 08 Aug 2025 19:48:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-12 21:23:28.506821
• Title: A scalable photonic quantum interconnect platform
• Title（参考訳）: スケーラブルフォトニック量子相互接続プラットフォーム
• Authors: Daniel Riedel, Teodoro Graziosi, Zhuoxian Wang, Chawina De-Eknamkul, Alex Abulnaga, Jonathan Dietz, Andrea Mucchietto, Michael Haas, Madison Sutula, Pierre Barral, Matteo Pompili, Carsten Robens, Jeonghoon Ha, Denis Sukachev, David Levonian, Mihir Bhaskar, Matthew Markham, Bartholomeus Machielse,
• Abstract要約: 合成ダイヤモンドは、ナノフォトニック構造におけるコヒーレント光学界面と長いスピンコヒーレンス時間を保持する色中心をホストする。 フォトニック結晶キャビティは、同一のハンドリングチップに結合した複数の膜に確実に作製可能であることを示す。 これらの進歩は、光学的に処理可能な量子メモリアレイのスケーラブルな組み立てへの道を開く。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many quantum networking applications require efficient photonic interfaces to quantum memories which can be produced at scale and with high yield. Synthetic diamond offers unique potential for the implementation of this technology as it hosts color centers which retain coherent optical interfaces and long spin coherence times in nanophotonic structures. Here, we report a technique enabling wafer-scale processing of thin-film diamond that combines ion implantation and membrane liftoff, high-quality overgrowth, targeted color center implantation, and serial, high-throughput thermocompression bonding with yields approaching unity. The deterministic deposition of thin diamond membranes onto semiconductor substrates facilitates consistent integration of photonic crystal cavities with silicon-vacancy (SiV) quantum memories. We demonstrate reliable, strong coupling of SiVs to photons with cooperativities approaching 100. Furthermore, we show that photonic crystal cavities can be reliably fabricated across several membranes bonded to the same handling chip. Our platform enables modular fabrication where the photonic layer can be integrated with functionalized substrates featuring electronic control lines such as coplanar waveguides for microwave delivery. Finally, we implement passive optical packaging with sub-decibel insertion loss. Together, these advances pave the way to the scalable assembly of optically addressable quantum memory arrays which are a key building block for modular photonic quantum interconnects.
• Abstract（参考訳）: 多くの量子ネットワークアプリケーションは、大規模かつ高収率で生成できる量子メモリに対する効率的なフォトニックインタフェースを必要とする。 合成ダイヤモンドは、ナノフォトニック構造においてコヒーレントな光学界面と長いスピンコヒーレンス時間を保持する色中心を保持するため、この技術の実装にユニークなポテンシャルを提供する。 本稿では, イオン注入と膜リフトオフを併用した薄膜ダイヤモンドのウェハスケール加工, 高品質なオーバーグロース, ターゲット色中心注入, およびシリアルな高出力熱圧縮接合を, 単体に近づく収率と結合させる技術について述べる。 薄膜の半導体基板への決定論的沈着は、フォトニック結晶キャビティとシリコン空洞(SiV)量子メモリの連続的な統合を促進する。 我々は,100に近づいた光子にSiVを強く結合させることを実証した。 さらに, フォトニック結晶キャビティは, 同じ処理チップに結合した複数の膜に対して確実に作製可能であることを示す。 我々のプラットフォームは光子層をマイクロ波伝送用コプラナー導波路などの電子制御線路を備えた機能化された基板と一体化できるモジュラー加工を可能にする。 最後に,サブデシベル挿入損失を伴うパッシブ光パッケージングを実装した。 これらの進歩は、モジュラフォトニック量子インターコネクトの重要な構成要素である光アドレス可能な量子メモリアレイのスケーラブルな組み立てへの道を開く。

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