論文の概要: On-Demand Coherent Mapping of Telecom Optical States onto Erbium Hyperfine Spins

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.15009v1
• Date: Fri, 12 Jun 2026 23:10:40 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-16 16:21:32.639164
• Title: On-Demand Coherent Mapping of Telecom Optical States onto Erbium Hyperfine Spins
• Title（参考訳）: エルビウム超微粒子スピンへのテレコム光状態のオンデマンドコヒーレントマッピング
• Authors: Zongfeng Li, Mahdi Hosseini,
• Abstract要約: 我々は光励起を12%を超えるエルビウム超微粒子状態にコヒーレントに転写する。 超微細な個体群の寿命を25秒と測定し、最大25ドルのスピン波保存を実証する。 その結果、エルビウムをベースとしたソリッドステートメモリのスケーラブルなファイバー互換量子リピータアーキテクチャへの応用が強調された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Optical quantum memories operating directly at telecom wavelengths are a key enabling technology for long-distance quantum networks, yet on-demand storage onto long-lived ground-state spins in this spectral region has remained elusive due to the challenge of coherently transferring optical excitations to hyperfine spin states. Here we demonstrate spin-wave storage in $^{167}$Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ at 0.8 K and 1.1 T, establishing the core operational primitive required for on-demand telecom quantum memories. Using classical optical control pulses, we coherently transfer collective optical excitations to erbium hyperfine states with transfer efficiency exceeding 12%, enabling on-demand retrieval. We measure a hyperfine population lifetime of 25 s and demonstrate spin-wave storage for up to 25 $μ$s. By identifying hyperfine inhomogeneous broadening as the dominant present limitation, our measurements define a clear pathway toward second-scale storage through improved spectral tailoring and dynamical decoupling. The results highlight the application of erbium-based solid-state memories for scalable fiber-compatible quantum repeater architectures.
• Abstract（参考訳）: テレコム波長で直接動作する光量子メモリは、長距離量子ネットワークの鍵となる技術であるが、このスペクトル領域における長時間の基底状態スピンへのオンデマンドストレージは、光励起を超微細スピン状態にコヒーレントに転送する難しさのために、解明され続けている。 ここでは、$^{167}$Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ at 0.8 K and 1.1 T でスピン波ストレージを実証し、オンデマンドのテレコム量子メモリに必要なコア操作プリミティブを確立する。 古典的な光制御パルスを用いて, 移動効率が12%を超えるエルビウム超微細状態に対して, 集合的な光励起をコヒーレントに伝達し, オンデマンド検索を可能にした。 超微細な個体群の寿命を25 sと測定し、最大25$μ$sのスピン波保存を実証した。 超微細不均一拡大を支配的存在限界として同定することにより,スペクトル調整と動的疎結合を改良し,第2次記憶への明確な経路を定めている。 その結果、エルビウムをベースとしたソリッドステートメモリのスケーラブルなファイバー互換量子リピータアーキテクチャへの応用が強調された。

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