論文の概要: Telecom-compatible cross-band quantum memory via dual photon modes dark-state polaritons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.11585v1
• Date: Mon, 13 Oct 2025 16:29:18 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-14 18:06:30.453662
• Title: Telecom-compatible cross-band quantum memory via dual photon modes dark-state polaritons
• Title（参考訳）: 双対光子モードによる通信互換クロスバンド量子メモリ
• Authors: Dounan Du, Eden Figueroa,
• Abstract要約: 量子メモリは、同期、量子リピータ、長距離エンタングルメント分布を可能にする量子ネットワークの重要な構成要素である。 アンサンブルをベースとしたほとんどの実現法は、795 nm in 8,7$Rbのような近赤外波長の暗黒状態の偏光子に依存しており、長いファイバー伝送が最適であるテレコムバンドとは遠く離れている。 ここでは、共有スピン波コヒーレンスにより、795nmと1324nmの2つのフォトニックモードをコヒーレントに結合する87$RbのDSPを同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Quantum memories are essential components of quantum networks, enabling synchronization, quantum repeaters, and long-distance entanglement distribution. Most ensemble-based realizations rely on dark-state polaritons (DSPs) in $\Lambda$-type systems that operate at near-infrared wavelengths, such as 795 nm in $^{87}$Rb, far from the telecom band where long fiber transmission is optimal. Here we identify a DSP in $^{87}$Rb that coherently couples two photonic modes at 795 nm and 1324 nm through a shared spin-wave coherence. We derive its field operator and group velocity, extending the Fleischhauer-Lukin model to a dual-wavelength regime, and formulate a memory protocol enabling bidirectional storage and retrieval between the two modes. Numerical simulations of the full six-level dynamics confirm two-way storage and retrieval for both same-mode and cross-mode operation between the two wavelengths. The results demonstrate a dual-wavelength memory that unifies node-band and telecom-band operation within a single ensemble, providing a potential route toward frequency-conversion-free quantum-network interfaces.
• Abstract（参考訳）: 量子メモリは、同期、量子リピータ、長距離エンタングルメント分布を可能にする量子ネットワークの重要な構成要素である。 アンサンブルベースのほとんどの実現法は、長いファイバー伝送が最適であるテレコムバンドから離れた795 nm in $^{87}$Rbのような近赤外波長で動作する$\Lambda$型のダークステート・ポラリトン(DSP)に依存している。 ここでは、共有スピン波コヒーレンスにより、795nmと1324nmの2つのフォトニックモードをコヒーレントに結合する$^{87}$RbのDSPを同定する。 我々は、Fleischhauer-Lukinモデルから2波長モードに拡張したフィールド演算子とグループ速度を導出し、2つのモード間の双方向記憶と検索を可能にするメモリプロトコルを定式化する。 フル6レベルダイナミクスの数値シミュレーションにより、両波長間の同モードとクロスモードの両方の動作に対して、双方向の記憶と検索が確認できる。 その結果、単一アンサンブル内でノードバンドとテレコムバンドを統一するデュアル波長メモリが、周波数変換不要な量子ネットワークインターフェースへの潜在的経路を提供することを示した。

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