論文の概要: Inhibited radiative decay enhances single-photon emitters

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.23301v1
• Date: Fri, 28 Nov 2025 16:00:33 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.970226
• Title: Inhibited radiative decay enhances single-photon emitters
• Title（参考訳）: 抑制された放射分解は単一光子放出体を増強する
• Authors: Florian Burger, Stephan Rinner, Andreas Gritsch, Kilian Sandholzer, Andreas Reiserer,
• Abstract要約: 量子ネットワークと量子コンピュータのモジュラースケーリングは、効率的なスピン光子インタフェースを必要とする。 このアプローチには、小さなモードボリュームと高品質な要素が必要です。 アップスケーリングのボトルネックを回避するための代替手法を実証する。
• 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 networks and the modular scaling of quantum computers require efficient spin-photon interfaces. This can be achieved with optical resonators that increase the local density of states, thereby enhancing the radiative decay of emitters on a specific transition. However, small mode volumes and high quality factors are required in this approach, which restricts the multiplexing capacity and necessitates precise tuning of the resonator frequency. Here, we demonstrate an alternative method that avoids these bottlenecks for up-scaling. Instead of strongly enhancing the emission on a selected transition, we suppress all other radiative decay channels by tailoring the photonic bandgap of a W1 silicon photonic crystal waveguide. In such a device, we can spectrally resolve and individually address tens of erbium dopants. We find that their emission is channeled to the desired transition, ensuring efficient collection. At the same time, their lifetimes are preserved or even extended compared to the bulk in a broad spectral range. Furthermore, the extended mode volume facilitates a low dopant concentration and thus a large spatial separation between the emitters, avoiding unwanted interactions that would limit their coherence. The demonstrated approach of inhibiting unwanted spontaneous emission can be combined with Purcell enhancement and applied to other leading spin-qubit platforms. It thus opens intriguing perspectives for photonic quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: 量子ネットワークと量子コンピュータのモジュラースケーリングは、効率的なスピン光子インタフェースを必要とする。 これは、状態の局所密度を増大させる光共振器によって達成され、それによって特定の遷移におけるエミッタの放射減衰が増大する。 しかし、このアプローチでは、多重化容量を制限し、共振器周波数の正確な調整を必要とする、小さなモードボリュームと高品質な要素が要求される。 ここでは、アップスケーリングのボトルネックを回避するための代替手法を示す。 選択した遷移における発光を強く増強する代わりに、W1シリコンフォトニック結晶導波路のフォトニックバンドギャップを調整して、他の放射減衰チャネルを全て抑制する。 このような装置では、数十個のエルビウムドーパントをスペクトル分解し、個別に処理することができる。 排ガスが望ましい遷移に流され、効率的な収集が保証されていることが分かっています。 同時に、その寿命は広いスペクトル範囲のバルクと比べて維持または延長される。 さらに、拡張モード体積は低いドーパント濃度を促進するため、エミッタ間の空間的分離が大きくなり、コヒーレンスを制限する不必要な相互作用を避けることができる。 望ましくない自然放出を抑制するための実証的なアプローチは、Purcellの強化と組み合わせて、他の主要なスピン量子ビットプラットフォームに適用することができる。 これにより、フォトニック量子技術の興味深い視点が開かれる。

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