論文の概要: Efficient integrated quantum memory for light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.05928v1
- Date: Sat, 08 Nov 2025 08:42:14 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-11 21:18:44.658216
- Title: Efficient integrated quantum memory for light
- Title（参考訳）: 光のための高効率集積量子メモリ
- Authors: Ruo-Ran Meng, Pei-Xi Liu, Xiao Liu, Tian-Xiang Zhu, Peng-Jun Liang, Chao Zhang, Zhong-Yang Tang, Hong-Zhe Zhang, Jin-Ming Cui, Ming Jin, Zong-Quan Zhou, Chuan-Feng Li, Guang-Can Guo,
- Abstract要約: 希土類イオンドープ結晶とマイクロキャビティに基づく高効率集積量子メモリを実証した。
弊社のデバイスは、スケーラブルな量子リピータとチップスケールフォトニックプロセッサのための汎用的なハードウェア基盤を確立している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.73376592017686
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Scalable implementation of quantum networks and photonic processors require integrated photonic memories with high efficiency, yet current integrated systems have been limited to storage efficiencies below 27.8%. Here, we demonstrate highly efficient integrated quantum memories based on rare-earth-iondoped crystals coupled with impedance-matched microcavities, realized in two novel architectures: 200-micrometer-thin membranes of Eu3+:Y2SiO5 integrated with fiber-based microcavities, and waveguide-based cavities fabricated using femtosecond lasers. Our approach achieves reliable integrated quantum storage with record efficiencies of 80.3(7)% for weak coherent pulses and 69.8(1.6)% for telecom-heralded single photons, alongside the storage of 20 temporal modes with an average efficiency of 51.3(2)%. Moreover, the thin-membrane Eu3+:Y2SiO5 architecture enables spectrally tunable efficient quantum storage via variable strain, providing a flexible interface for quantum networks. By combining high efficiency, large multimode capacity, and tunability, our devices establish a versatile hardware foundation for scalable quantum repeaters and chip-scale photonic processors.
- Abstract（参考訳）: 量子ネットワークとフォトニックプロセッサのスケーラブルな実装は、高効率で統合フォトニックメモリを必要とするが、現在の統合システムは27.8%未満のストレージ効率に制限されている。
ここでは, インピーダンス整合マイクロキャビティと組み合わされた希土類イオンドープ結晶を用いた高効率集積量子メモリを, ファイバベースマイクロキャビティとEu3+:Y2SiO5の200マイクロメートル薄膜, フェムト秒レーザーで作製した導波管系キャビティの2つの新しいアーキテクチャで実現した。
提案手法は, 弱いコヒーレントパルスに対して80.3(7)%, テレコムを主成分とする単一光子に対して69.8(1.6)%, 平均効率51.3(2)%の時間モードで, 信頼性の高い集積量子ストレージを実現する。
さらに、薄膜Eu3+:Y2SiO5アーキテクチャは、可変ひずみによるスペクトル調整可能な効率的な量子記憶を可能にし、量子ネットワークの柔軟なインターフェースを提供する。
高効率、多モード容量、チューニング性を組み合わせることで、我々のデバイスはスケーラブルな量子リピータとチップスケールフォトニックプロセッサのための汎用的なハードウェア基盤を確立します。
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