論文の概要: Quantum Frequency Conversion of Single Photons from a Tin-Vacancy Center in Diamond

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01661v1
• Date: Mon, 01 Sep 2025 18:00:00 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.810441
• Title: Quantum Frequency Conversion of Single Photons from a Tin-Vacancy Center in Diamond
• Title（参考訳）: ダイヤモンド中のスズ空孔中心からの単一光子の量子周波数変換
• Authors: Julia M. Brevoord, Jan Fabian Geus, Tim Turan, Miguel Guerrero Romero, Daniel Bedialauneta Rodríguez, Nina Codreanu, Alexander M. Stramma, Ronald Hanson, Florian Elsen, Bernd Jungbluth,
• Abstract要約: ダイヤモンドスズ空洞(SnV)センターは量子ネットワークノード構築の候補として有望である。 619nm光子の高効率・低雑音量子周波数変換(QFC)を1480nmの通信Sバンドに示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 30.5491665195957
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Diamond tin-vacancy (SnV) centers are promising candidates for building quantum network nodes. However, their native photon emission at 619 nm is incompatible with metropolitan-scale networks operating at low-loss telecom wavelengths. To address this, we demonstrate highly efficient, low-noise quantum frequency conversion (QFC) of 619 nm photons to the telecom S-band at 1480 nm. The conversion process combines 619 nm photons with 1064 nm pump light in an actively stabilized cavity containing a bulk monocrystalline potassium titanyl arsenate (KTA) crystal. We achieve an internal (external) conversion efficiency of (48 +/- 3)% ((28 +/- 2)%) and a noise photon rate per wavelength of 2.2 +/- 0.9 cts/s/pm, which is spectrally flat in the investigated frequency range of 40 GHz. Furthermore, we demonstrate that the efficiency remains above 80% of its maximum over a frequency range of 70 GHz. Finally, we generate a string of photons from a single waveguide-embedded SnV center using a train of excitation pulses and send these through the QFC. After the QFC, we observe a string of telecom photons displaying the SnV lifetime, confirming successful conversion. These results represent a critical step towards metropolitan-scale fiber-based quantum networks using SnV centers.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドスズ空洞(SnV)センターは量子ネットワークノード構築の候補として有望である。 しかし、619nmのネイティブ光子放射は、低損失のテレコム波長で動作する大都市圏ネットワークとは相容れない。 これを解決するために,619nm光子の高効率低雑音量子周波数変換(QFC)を,1480nmの通信Sバンドに実装した。 変換プロセスは、619nmの光子と1064nmのポンプ光を、バルクモノ結晶のチタニルヒ素酸カリウム(KTA)結晶を含む活発に安定化されたキャビティに結合する。 我々は、(48 +/- 3)%((28 +/- 2)%)の内部(外部)変換効率と2.2 +/- 0.9 cts/s/pmの波長当たりのノイズ光子レートを、40GHzの周波数範囲でスペクトル平坦に達成した。 さらに、70GHzの周波数範囲で、効率が最大値の80%以上であることを示す。 最後に、単一導波路埋め込みSnV中心から励起パルス列を用いて光子列を生成し、これらをQFCを介して送信する。 QFC後、SnVの寿命を示す一連の通信光子を観察し、変換に成功したことを確認した。 これらの結果は、SnV中心を用いた大都市圏のファイバベース量子ネットワークへの重要な一歩である。

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