論文の概要: Scalable and telecom single-erbium system with record-long room-temperature quantum coherence

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.11879v1
• Date: Sat, 17 Jan 2026 02:22:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-21 22:47:22.355118
• Title: Scalable and telecom single-erbium system with record-long room-temperature quantum coherence
• Title（参考訳）: 記録長室温量子コヒーレンスを用いたスケーラブル・テレコム単一エルビウムシステム
• Authors: Alex Kaloyeros, Natasha Tabassum, Spyros Gallis,
• Abstract要約: 可視・通信用Cバンド上で動作する単一エルビウム(Er)イオン量子ビットからなるCMOS互換量子システムを提案する。 環境条件下で500秒を超えるCバンドの光コヒーレンス時間を記録した単一Erデバイスを個別に実現した。 この研究は、次世代のクライオジェンフリーテレコム量子技術を可能にする前例のない特性を持つ最初の室温シングルEr量子系を示す。
• 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: Eliminating cryogenic operating requirements while preserving microsecond-scale quantum coherence and enabling CMOS scalability remains a central challenge for telecom quantum technologies. Addressing this, we introduce a CMOS-compatible quantum system comprising single-erbium-(Er)-ion qudits (five-level systems) operating across the visible and telecom C-band. Through innovative nanofabrication, we achieve self-aligned ion placement, enabling spatial isolation of single-Er ions and suppressing dephasing. We realize individually addressable single-Er-devices with record-long optical coherence times in the telecom C-band exceeding 500 μs at ambient conditions, a performance previously limited to vacuum conditions at temperatures over 900 times lower. Furthermore, we present the first demonstration of background-free, upconversion-enabled single-photon Er-emissions providing coherent, high-contrast optical readouts. This work showcases the first room-temperature single-Er-qudit system with unprecedented properties enabling next-generation cryogen-free telecom quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: マイクロ秒スケールの量子コヒーレンスを保ちながら低温動作要求を排除し、CMOSスケーラビリティを実現することは、テレコム量子技術にとって重要な課題である。 そこで我々は,可視・通信用Cバンド上で動作する単一エルビウム(Er)イオンキューディット(5レベルシステム)からなるCMOS互換量子システムを提案する。 革新的なナノファブリケーションにより、自己整列イオン配置を実現し、単一Erイオンの空間的分離を可能にし、劣化を抑制する。 従来は900倍以上の温度で真空条件に制限されていた,周辺環境下で500μsを超える通信用Cバンドにおいて,記録的な光コヒーレンス時間を有する単一Erデバイスを個別に処理可能とした。 さらに、コヒーレントで高コントラスト光読取が可能な背景のない、アップコンバージョン対応単光子Er発光の最初のデモンストレーションを示す。 この研究は、次世代のクライオジェンフリーテレコム量子技術を可能にする前例のない特性を持つ最初の室温シングルEr量子系を示す。

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