論文の概要: Quantum Storage of Frequency-Multiplexed Photons Exhibiting Nonclassical Correlations with Telecom C-Band Photons

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.16977v1
• Date: Fri, 21 Nov 2025 06:15:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-24 18:08:18.900566
• Title: Quantum Storage of Frequency-Multiplexed Photons Exhibiting Nonclassical Correlations with Telecom C-Band Photons
• Title（参考訳）: 周波数多重光子の量子保存と通信Cバンド光子との非古典的相関
• Authors: Hiroki Tateishi, Daisuke Yoshida, Tomoki Tsuno, Takuto Nihashi, Ryoma Komatsudaira, Daisuke Akamatsu, Feng-Lei Hong, Koji Nagano, Tomoyuki Horikiri,
• Abstract要約: 周波数多重化原子周波数コムメモリと共振器Cバンドにおける共振器付自発パラメトリックダウンコンバージョン源の統合を報告する。 この統合は、スケーラブルな量子ネットワークに不可欠な高周波多重性を明らかにする。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Multiplexing is essential for improving entanglement distribution rates in quantum communication. Frequency multiplexing provides a promising and scalable path toward large-capacity quantum networks. Further progress requires increasing the number of frequency modes and developing broadband photon-pair sources and quantum memories that are spectrally compatible. Here, we report the integration of a cavity-enhanced spontaneous parametric down-conversion source in the telecom C-band with a frequency-multiplexed atomic frequency comb memory. The bow-tie cavity source was simultaneously resonant at 606 nm and 1550 nm, generating non-degenerate photon pairs exhibiting a clustered frequency-comb spectrum. The atomic frequency comb memory, implemented in Praseodymium-doped Yttrium Orthosilicate crystals, provided up to 83 frequency modes with 123 MHz spacing and enabled broadband storage of 606 nm signal photons. By filtering the main cluster, we obtained $32.7 \pm 4.8$ effective modes, as confirmed from coincidence measurements. Importantly, we observed strong nonclassical correlations after storage, with cross-correlation values of $g_{s,i}^{(2)} = 8.1\pm0.7$. Our experimental results demonstrate the feasibility of integrating cavity-enhanced photon-pair sources with rare-earth-ion-doped solid-state memories. The integration reveals a high frequency multiplicity that is essential for scalable quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 多重化は量子通信における絡み合い分布率の向上に不可欠である。 周波数多重化は、大容量量子ネットワークへの有望でスケーラブルな経路を提供する。 さらに進歩するためには、周波数モードの数を増やし、スペクトル互換のブロードバンド光子対光源と量子メモリを開発する必要がある。 本稿では,周波数多重化原子周波数コムメモリを用いた通信Cバンドにおける共振器付自発パラメトリックダウンコンバージョン源の統合について報告する。 ボーティー共振器は606nmと1550nmで同時に共振し、クラスター周波数コムスペクトルを示す非退化光子対を生成する。 原子周波数コムメモリはプラセオジムをドープしたYttrium Orthosilicate結晶に実装され、最大83の周波数モードと123MHzの間隔を持ち、606nmの信号光子のブロードバンド記憶を可能にした。 主クラスターをろ過することにより, 実効モードを32.7 pm 4.8$とした。 重要なことは、保存後の強い非古典的相関を観測し、相関値は$g_{s,i}^{(2)} = 8.1\pm0.7$である。 実験により, 空洞型光子対光源と希土類イオンドープ固体記憶の融合の可能性を示した。 この統合は、スケーラブルな量子ネットワークに不可欠な高周波多重性を明らかにする。

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