論文の概要: Memory-assisted multimode microwave-to-optical transduction
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.01239v1
- Date: Sat, 02 May 2026 04:30:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-05 20:33:49.660746
- Title: Memory-assisted multimode microwave-to-optical transduction
- Title（参考訳）: メモリアシスト型マルチモードマイクロ波-光伝送
- Authors: Ujjwal Gautam, Nasser Gohari Kamel, Sourabh Kumar, Daniel Oblak,
- Abstract要約: マイクロ波-光量子トランスデューサは超伝導量子デバイス間のコヒーレントな相互接続を可能にする。
メモリアシストトランスデューサは、ノイズを緩和する汎用的なアプローチを提供すると同時に、トランスデューサされた信号のオンデマンド検索を可能にする。
これは、オンデマンドのマイクロ波-光変換器をメモリで補助する最初のデモンストレーションである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Microwave-to-optical quantum transducers will enable coherent interconnection between distant superconducting quantum devices. Ongoing explorations with several platforms have shown promising results at single-photon levels. However, in all these demonstrations, elimination of noise due to the concurrence of the weak transduced signal with intense pump pulses remains a challenge, requiring high suppression filtering setups. A memory-assisted transducer, on the other hand, offers a versatile approach that not only mitigates the noise but also enables the on-demand retrieval of the transduced signal. Here, we integrate a quantum memory protocol with transduction in a three-level atomic system to demonstrate on-demand retrieval of transduced signals. Due to the zero-first-order Zeeman transitions at zero magnetic fields, providing long optical and spin coherence times, and GHz range hyperfine splitting, we use a low-doping concentration $^{171}{\rm Yb}^{3+}$:${\rm Y}_2{\rm SiO}_5$ crystal at 30\,mK temperature. We achieve on-demand transduction assisted by memory with $0.4\ (\text{and }0.3)$ noise photons in the detection window at a storage duration of $460\ (\text{and }620) \, μ\textrm{s}$. To demonstrate the coherent nature of the protocol, we show interference patterns resulting from transduced signals due to varying phase or frequency of the input microwave pulses. Further, multimode transduction capacity is demonstrated, utilizing the spin and optical inhomogeneous broadening. The on-demand capability of the protocol allows synchronizing qubits in a quantum repeater protocol, while multimode capacity increases the entanglement generation rate. To the best of our knowledge, this is the first demonstration of an on-demand microwave-to-optical transducer assisted by memory.
- Abstract（参考訳）: マイクロ波-光量子トランスデューサは、遠隔超伝導量子デバイス間のコヒーレントな相互接続を可能にする。
いくつかのプラットフォームで進行中の探査は、単光子レベルで有望な結果を示している。
しかし、これらすべての実験において、強いポンプパルスによる弱い伝達信号の共起によるノイズの除去は依然として困難であり、高い抑制フィルター設備を必要とする。
一方、メモリアシストトランスデューサは、ノイズを緩和するだけでなく、トランスデューサされた信号のオンデマンド検索を可能にする汎用的なアプローチを提供する。
本稿では,3レベル原子系の量子メモリプロトコルとトランスダクションを統合し,トランスデューサされた信号のオンデマンド検索を実証する。
ゼロ磁場でのゼロ1次ゼーマン転移、長い光およびスピンコヒーレンス時間、およびGHzレンジ超微細スプリッティングにより、低ドーピング濃度の$^{171}{\rm Yb}^{3+}$:${\rm Y}_2{\rm SiO}_5$クリスタルを30,mK温度で使用する。
0.4\ (\text{and }0.3)$ noise photons in the detection window at a storage duration of $460\ (\text{and }620) \, μ\textrm{s}$。
プロトコルのコヒーレントな性質を示すために、入力マイクロ波パルスの位相や周波数の変化による変換信号による干渉パターンを示す。
さらに、スピン及び光不均一拡大を利用して、多モードトランスダクション能力を示す。
プロトコルのオンデマンド機能により、量子リピータプロトコルにおけるキュービットの同期が可能となり、マルチモードキャパシティは絡み合い発生率を増大させる。
私たちの知る限りでは、これはオンデマンドのマイクロ波-光変換器をメモリで補助する最初のデモである。
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