論文の概要: Stable, bidirectional electro-optic transduction in thin film lithium tantalate

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.12726v1
• Date: Wed, 10 Jun 2026 22:24:27 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-12 15:55:27.489294
• Title: Stable, bidirectional electro-optic transduction in thin film lithium tantalate
• Title（参考訳）: 薄膜タンタル酸リチウムの安定・双方向電気光学変換
• Authors: Christopher J. Axline, Stephan Gamper, Phoebe M. Tengdin, Moritz Businger, Guilhem Alma, Marina A. Roquet, Nicola Brusadin, Robin Giroud, Luis G. Villanueva,
• Abstract要約: 薄膜タンタル酸リチウム(TkHz)で実現した電子・光電子・光電子変換素子の試作 我々は、ウェハスケールの深紫外リソグラフィーを用いて、波長可変フォトニック分子光共振器と結合した超伝導マイクロ波共振器を作製した。 これらの結果は、将来の量子配線とモジュラ量子プロセッサのためのスケーラブルで堅牢な電気光学プラットフォームとしてTを確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficient and stable microwave-optical transduction is a key enabling technology for distributed superconducting quantum computing and heterogeneous quantum networks. Electro-optic transducers based on thin-film lithium niobate (TFLN) have shown strong promise, but demonstrations to date have been limited by various factors such as low frequency bias drift, low efficiency, fabrication complexity, and scalability. Here we demonstrate the first integrated electro-optic microwave-optical transducers realized in thin-film lithium tantalate (TFLT), a material platform offering Pockels nonlinearity comparable to TFLN together with improved bias stability and high-power handling. We fabricate superconducting microwave resonators coupled to tunable photonic-molecule optical resonators using wafer-scale deep ultraviolet lithography, offering high-throughput production of hundreds of devices per wafer. Across six devices we observe coherent bidirectional conversion between C-band optical photons and 4.9-5.5 GHz microwave photons, with measured on-chip efficiencies and inferred single-photon coupling rates g_0/2π ~ 1 kHz consistent with theory. Continuous operation over multiple days is achieved using a static bias field with minimal feedback, demonstrating a major operational advantage. We further characterize optical loss statistics, microwave resonator performance, and optically induced added noise under pulsed pumping, finding less than one added photon for 100 microsecond pulses at the highest measured efficiencies. These results establish TFLT as a scalable and robust electro-optic platform for future quantum interconnects and modular quantum processors.
• Abstract（参考訳）: 効率よく安定なマイクロ波光伝送は、分散超伝導量子コンピューティングと異種量子ネットワークの鍵となる技術である。 薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)をベースとした電気光学トランスデューサは強い将来性を示してきたが、これまでは低周波数バイアスドリフト、低効率、製造複雑さ、スケーラビリティといった様々な要因で実証が制限されてきた。 本稿では、TFLNに匹敵するポッケルス非線形性を提供する材料プラットフォームである薄膜タンタル酸リチウム(TFLT)で実現された最初の電子-光学マイクロ波-光変換器について、バイアス安定性と高出力ハンドリングを改善した。 我々は、ウェハスケールの深紫外リソグラフィーを用いて、波長可変フォトニック分子光共振器に結合した超伝導マイクロ波共振器を作製し、ウエハ毎の数百個のデバイスを高スループットで製造する。 6つのデバイスでCバンド光子と4.9-5.5GHzのマイクロ波光子間のコヒーレントな双方向変換を観測し、オンチップ効率と推定単光子カップリング率g_0/2π~1kHzを理論に一致させた。 数日間にわたる継続的操作は、最小限のフィードバックを持つ静的バイアスフィールドを使用して達成され、大きな運用上の優位性を示す。 さらに,光損失統計,マイクロ波共振器性能,パルス励起下での光誘起雑音を解析し,最大測定効率で100マイクロ秒パルスに対して1つ未満の光子を求める。 これらの結果は、将来の量子配線とモジュラ量子プロセッサのためのスケーラブルで堅牢な電気光学プラットフォームとしてTFLTを確立している。

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