論文の概要: Quantum interference between autonomous dissimilar quantum light sources for hybrid quantum networks
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.05607v1
- Date: Tue, 07 Oct 2025 06:03:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-08 17:57:08.122984
- Title: Quantum interference between autonomous dissimilar quantum light sources for hybrid quantum networks
- Title（参考訳）: ハイブリッド量子ネットワークのための自律異種量子光源間の量子干渉
- Authors: Kyu-Young Kim, Heewoo Kim, Dong Hyun Park, Jinhyuk Bea, Gyeongmin Ju, Suk In Park, Jin Dong Song, Je-Hyung Kim, Han Seb Moon,
- Abstract要約: 本研究では、熱原子アンサンブルと固体量子ドットの2つの異なる量子系から区別不可能な光子を生成する。
顕著なことに、異なるソース間の量子干渉は、追加のスペクトルフィルタリングと時間同期なしで達成される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.348526878391931
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Hybrid quantum systems play a crucial role in advancing scalable and versatile quantum networks as they combine the strengths of different quantum platforms. An important challenge for the development of hybrid quantum networks lies in interfacing heterogeneous quantum nodes and distributing entanglement among them. Single photons emitted from these dissimilar quantum nodes typically show distinct spectral and temporal properties. Therefore, they necessitate spectral filtering and temporal synchronization, which introduce significant photon losses and require additional resources. In this work, we successfully generate indistinguishable photons from two distinct quantum systems of a warm atomic ensemble and a solid-state quantum dot. Remarkably, quantum interference between dissimilar sources is achieved without additional spectral filtering and time synchronization, which enables autonomous quantum nodes for a hybrid quantum network. 133Cs atomic ensemble can efficiently generate heralded single photons at the wavelength of 917 nm of the 6P_(3/2)-6D_(5/2) transition, while the single photons emitted from an InAs/GaAs quantum dot can be tuned to match the 133Cs transition wavelength. Our dense warm atomic ensemble and cavity-coupled quantum dot can efficiently generate bright and resonant single photons at detection rates approaching MHz, respectively. More importantly, these single photons exhibit inherent spectral similarities not only in the wavelength but also in the spectral linewidth, achieving a high spectral overlap of 0.92. Such intrinsic compatibility between dissimilar quantum sources is essential to leverage the advantages of different quantum platforms, paving the way toward a large-scale and functional hybrid quantum network.
- Abstract（参考訳）: ハイブリッド量子システムは、異なる量子プラットフォームの強みを組み合わせることにより、スケーラブルで汎用な量子ネットワークを進化させる上で重要な役割を果たす。
ハイブリッド量子ネットワークを開発する上で重要な課題は、異種量子ノードと対向し、それら間の絡み合いを分散させることである。
これらの異なる量子ノードから放出される単一の光子は、典型的には異なるスペクトルと時間的性質を示す。
そのため、スペクトルフィルタリングと時間同期が必要であり、これは大きな光子損失をもたらし、追加の資源を必要とする。
本研究では、熱原子アンサンブルと固体量子ドットの2つの異なる量子系から、区別不可能な光子を生成することに成功した。
注目すべきは、異なるソース間の量子干渉は、追加のスペクトルフィルタリングと時間同期なしで達成され、これはハイブリッド量子ネットワークのための自律的な量子ノードを可能にする。
133Cs原子アンサンブルは、6P_(3/2)-6D_(5/2)遷移の波長の917nmの波長で効率よく、InAs/GaAs量子ドットから放出される単一光子は133Cs遷移波長に合わせて調整することができる。
我々の密集した原子アンサンブルと空洞結合量子ドットは、それぞれMHzに接近する検出速度で、明るく共鳴する単一光子を効率的に生成することができる。
さらに重要なことに、これらの単一の光子は波長だけでなくスペクトル線幅にも固有のスペクトル類似性を示し、スペクトル重なりが0.92に達する。
このような異なる量子源間の固有の互換性は、異なる量子プラットフォームの利点を活用するために不可欠であり、大規模で機能的なハイブリッド量子ネットワークへの道を開く。
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