論文の概要: Near-deterministic single-atom loading on a photonic integrated circuit
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.07800v2
- Date: Tue, 09 Jun 2026 13:50:07 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-06-10 13:21:50.711727
- Title: Near-deterministic single-atom loading on a photonic integrated circuit
- Title（参考訳）: フォトニック集積回路における近接決定論的単原子負荷
- Authors: Xinchao Zhou, Ahreum Lee, Dipanjan Das, Saivirinchi Prabandhakavi, Chen-Lung Hung,
- Abstract要約: 同一の量子エミッタをフォトニック集積回路(PIC)に結合することは、量子科学と情報処理のためのエミッタ-フォトンインターフェースをスケールアップするための重要なステップである。
ここでは、マイクロリング共振器回路上でのほぼ決定論的単一原子負荷を、空洞量子力学における強い結合のために、単一原子クーパーパラメータC > 1に到達させることを実証する。
我々は、供給された原子をマイクロリング上の固定トラップに決定的に移動させ、単一(2-)原子移動の確率82% (18%) を達成する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.591815184564325
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Coupling identical quantum emitters to a photonic integrated circuit (PIC) is a key step for scaling up emitter-photon interfaces for quantum science and information processing. Neutral atoms are attractive candidates due to their indistinguishability and controllability. However, experimental realizations of efficient atom trapping on a PIC while achieving strong single atom-photon coupling has so-far remained elusive. Here, we demonstrate near-deterministic single-atom loading on a microring resonator circuit, reaching single-atom cooperativity parameter C > 1 for strong coupling in cavity quantum electrodynamics. We utilize a precision optical conveyor belt, formed by a moving optical lattice in an optical tweezer, to steadily deliver trapped atoms onto a PIC. By continuously monitoring the transmission of probe photons through the circuit, which is sensitive to the proximity of single atoms near a microring resonator, we detect mean occupancy of 1.5 from 70 occupied lattice sites in a conveyor-belt transport of 4 nm position reproducibility. Based upon real-time feedback, we deterministically transfer the delivered atoms into a stationary trap on the microring, achieving 82% (18%) probability of single-(two-)atom transfer. Our technique can be extended to deterministic, highly efficient atom array assembly, providing a scalable route for neutral atom integration with PICs of complex functionalities.
- Abstract（参考訳）: 同一の量子エミッタをフォトニック集積回路(PIC)に結合することは、量子科学と情報処理のためのエミッタ-フォトンインターフェースをスケールアップするための重要なステップである。
ニュートラル原子は、その不明瞭さと制御性のために魅力的な候補である。
しかし、強力な単一原子-光子カップリングを実現しつつ、PIC上の効率的な原子トラップの実験的実現はいまだに未解決のままである。
ここでは、マイクロリング共振器回路上でのほぼ決定論的単一原子負荷を、空洞量子力学における強い結合のために、単一原子協調パラメータC > 1に到達させることを実証する。
我々は、光学式ツイーザにおける移動光学格子によって形成される精密光コンベアベルトを用いて、固定された原子をPIC上に着実に搬送する。
マイクロリング共振器近傍の単一原子の近接に敏感な回路中におけるプローブ光子の透過を連続的に監視することにより, 4nm位置再現性のコンベヤベルト輸送において, 70の占有格子点から1.5の占有率を検出する。
実時間フィードバックに基づいて、供給された原子をマイクロリング上の静止トラップに決定的に転送し、単一(2-)原子移動の確率が82% (18%) に達する。
我々の手法は決定論的かつ高効率な原子配列アセンブリに拡張することができ、複雑な機能を持つPICと中性原子の統合のためのスケーラブルな経路を提供する。
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