論文の概要: Heterogeneously Integrated Diamond-on-Lithium Niobate Quantum Photonic Platform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.08609v1
• Date: Mon, 09 Mar 2026 16:56:41 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-03-10 15:13:16.584781
• Title: Heterogeneously Integrated Diamond-on-Lithium Niobate Quantum Photonic Platform
• Title（参考訳）: 不均一集積型ダイヤモンドオンリチウムニオブ量子フォトニックプラットフォーム
• Authors: Sophie W. Ding, Chang Jin, Zixi Li, Nicholas Achuthan, Kazuhiro Kuruma, Xinghan Guo, Brandon Grinkemeyer, David D. Awschalom, Nazar Delegan, F. Joseph Heremans, Alexander A. High, Marko Loncar,
• Abstract要約: ダイヤモンドフォトニクスは量子メモリの効率的なインターフェースを実現し、量子ネットワークの重要なコンポーネントであると予測されている。 薄膜ニオブ酸リチウム (TFLN) プラットフォームは, 強いChi-2非線形性および電気光学効果を有し, 薄膜ダイヤモンド膜と一体化されている。 低温(5K)では、TFLNフォトニック回路を介して、ダイヤモンド構造内に埋め込まれたシリコン空洞から放出される光子を収集できる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 28.799308189877554
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Diamond photonics has enabled efficient interfaces for quantum memories and is predicted to be a critical component of quantum networks. However, scalable network architectures require spatial, temporal, and spectral control of photons, which relies on nonlinear and electro-optic functionalities that diamond alone cannot provide. Here, we demonstrate heterogeneous integration of a thin-film lithium niobate (TFLN) platform, which has strong chi-2 nonlinearity and electro-optic effects, with thin diamond films. We demonstrate high-Q diamond photonic crystal cavities (Q factors exceeding 5x10^4 at 735 nm) that are lithographically aligned with TFLN photonic backbone and critically coupled to it. This allows us to realize low-loss diamond-TFLN "escalators" (loss ~1 dB/coupler) that support efficient light transfer between them. At cryogenic temperatures (5K), we can collect photons emitted from silicon vacancies (SiVs) embedded within the diamond structure via the TFLN photonic circuit. This approach establishes a scalable route toward integrated photonic circuits for practical quantum networking and other technologies.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンドフォトニクスは量子メモリの効率的なインターフェースを実現し、量子ネットワークの重要なコンポーネントであると予測されている。 しかし、スケーラブルなネットワークアーキテクチャは、ダイヤモンドだけでは提供できない非線形および電気光学的機能に依存する光子の空間的、時間的、スペクトル的な制御を必要とする。 ここでは, ニオブ酸リチウム薄膜 (TFLN) プラットフォームと, 強いChi-2非線形性および電気光学効果を有するヘテロジニアス結合をダイヤモンド薄膜と組み合わせた。 我々は、TFLNフォトニックバックボーンにリソグラフィ的に整列し、それに臨界結合した高Qダイヤモンドフォトニック結晶空洞(Q値が5x10^4以上735nm)を実証した。 これにより、効率の良い光伝達をサポートする低損失ダイヤモンド-TFLN"エスカレーター"(損失~1dB/カプラ)を実現することができる。 低温(5K)では、TFLNフォトニック回路を介して、ダイヤモンド構造内に埋め込まれたシリコン空洞(SiV)から放出される光子を収集できる。 このアプローチは、実用的な量子ネットワークや他の技術のための統合フォトニック回路へのスケーラブルな経路を確立する。

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