論文の概要: Nonlinear Electro-Optic Visible Photonic Circuits for Solid-State Quantum Defects
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.21751v1
- Date: Mon, 23 Mar 2026 09:45:28 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-24 19:11:39.593847
- Title: Nonlinear Electro-Optic Visible Photonic Circuits for Solid-State Quantum Defects
- Title（参考訳）: 固体量子欠陥に対する非線形電気光学可視光回路
- Authors: Yongchan Park, Yong Soo Lee, Hansol Kim, Jaepil Park, Junhyung Lee, Hye-yoon Jeon, Jinil Lee, Yong-gwon Kim, Yeeun Choi, Min-Kyo Seo, Dae-Hwan Ahn, Hojoong Jung, Dongyeon Daniel Kang, Hyounghan Kwon,
- Abstract要約: モノリシック薄膜のニオブ酸リチウム(TFLN)プラットフォームは、周期的なポーリング周波数変換とGHz帯域電気光学(EO)スイッチングを統合している。
この装置は、消光比(ER)42.2dBの1mWを超えるオフチップのグリーンライト電力を供給する。
高速な能動操作で十分な非線形光発生を統一することにより、高速な量子通信ノードを実現するためのスケーラブルなフレームワークを確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.563137229359553
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Integrated visible photonic engines for solid-state quantum defects provide a foundation for scalable quantum networks. While miniaturization is advancing, active manipulation remains limited by the difficulty of achieving simultaneous milliwatt-scale visible light generation and high-contrast modulation. Despite extensive efforts, the concurrent chip-scale realization of nonlinear frequency conversion and fast temporal gating for high-fidelity quantum control has remained elusive. Here, we demonstrate a monolithic thin-film lithium niobate (TFLN) platform integrating periodically poled frequency conversion with GHz-bandwidth electro-optic (EO) switching. The device delivers off-chip green-light power exceeding 1 mW with an extinction ratio (ER) of 42.2 dB, enabling coherent spin control and time-resolved lifetime measurements of individual nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond through nanosecond gating. System performance is validated through pulsed optically detected magnetic resonance (ODMR), Rabi oscillations, and Ramsey interference, supported by time-tagged photon counting with nanosecond resolution. By unifying sufficient nonlinear light generation with high-speed active manipulation, this platform establishes a scalable framework for the realization of high-rate quantum communication nodes.
- Abstract（参考訳）: 固体量子欠陥に対する統合可視光ニックエンジンは、スケーラブルな量子ネットワークの基礎となる。
小型化が進んでいる一方で、ミリワット規模の可視光と高コントラスト変調を同時に行うことの難しさにより、アクティブな操作は制限されている。
広範にわたる努力にもかかわらず、非線形周波数変換と高忠実度量子制御のための高速時間ゲーティングの同時チップスケール実現はいまだ解明されていない。
ここでは、周期的にポーリングされた周波数変換とGHz帯電気光学(EO)スイッチングを統合するモノリシック薄膜リチウムニオブ酸リチウム(TFLN)プラットフォームを実証する。
この装置は、消滅比(ER)42.2dBの1mWを超えるオフチップのグリーンライトパワーを供給し、ナノ秒ゲーティングによりダイヤモンド中の個々の窒素空孔(NV)中心のコヒーレントスピン制御と時間分解寿命測定を可能にする。
システム性能は、パルス光検出磁気共鳴(ODMR)、ラビ発振、ラムゼー干渉によって検証され、ナノ秒分解能の時間タグ光子計数によって裏付けられる。
高速な能動操作で十分な非線形光発生を統一することにより、高速な量子通信ノードを実現するためのスケーラブルなフレームワークを確立する。
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