論文の概要: Selective excitation of a single rare-earth ion in an optical fiber

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17650v1
• Date: Mon, 25 Aug 2025 04:25:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.629658
• Title: Selective excitation of a single rare-earth ion in an optical fiber
• Title（参考訳）: 光ファイバ中の単一希土類イオンの選択的励起
• Authors: Kaito Shimizu, Kazutaka Katsumata, Ayumu Rikuta, Tsuyoshi Kanemoto, Kei Sakai, Tomo Osada, Kaoru Sanaka,
• Abstract要約: テープ状シリカ繊維中で分離された唯一の希土類イオンを選択的に励起することにより, 室温での単一光子生成を実験的に実証した。 これらの特徴は、全ファイバー集積光量子ネットワークを実現するための有望なビルディングブロックとなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Fiber-coupled single-photon source is an essential component for the implementation of optical quantum communication technologies. Using the rare-earth ion doped in an optical fiber as an emitter is a significant method to construct such photon source at room temperature, as well as achieving high coupling and channeling efficiency. In this study, we experimentally demonstrated the generation of single photons at room temperature by selectively exciting a sole rare-earth ion isolated within a tapered silica fiber. The key advantages of our method are the ability to manipulate a purely single ion, and the efficient collection of photons from the guided mode of the fiber, owing to the single ion's emission of photons directly within the fiber. These features make our system a promising building block for realizing all-fiber-integrated optical quantum networks. We have also measured the optical lifetime of a single neodymium ion in the tapered fiber, and the result supports that the single-photon correlation time is practically determined by the absorption time of the ion.
• Abstract（参考訳）: 光量子通信技術の実装には,光ファイバー結合単一光子源が不可欠である。 光ファイバーにドープされた希土類イオンをエミッタとして用いることは、室温でそのような光子源を構築するための重要な方法であり、高い結合性とチャネル効率を達成する。 本研究では, テーパ状シリカ繊維中で孤立した唯一の希土類イオンを選択的に励起することにより, 室温での単一光子生成を実験的に実証した。 この方法の主な利点は、純粋な単一イオンを操作できることと、ファイバーの誘導モードからの光子の効率的な収集である。 これらの特徴は、全ファイバー集積光量子ネットワークを実現するための有望なビルディングブロックとなる。 また, テーパーファイバ内の1個のネオジムイオンの光寿命を測定し, その結果, イオンの吸収時間によって単光子相関時間が実質的に決定されることがわかった。

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