論文の概要: Bright Telecom Spin-Photon Interface in Silicon Photonics
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.18435v2
- Date: Mon, 27 Jul 2026 21:29:02 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-29 14:13:57.65744
- Title: Bright Telecom Spin-Photon Interface in Silicon Photonics
- Title（参考訳）: シリコンフォトニクスにおけるBright Telecomスピン光界面
- Abstract要約: シリコンはスケーラブルな量子フォトニクスの魅力的なホストであるが、明るいテレコムバンドエミッターがないため、スピン光子インタフェースの使用は制限されている。
ここでは、シリコンのアルミニウム-炭素欠陥であるAl1中心を、基底スピンを持つ明るい導波路集積単光子発光体として示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.5817263808189135
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Silicon is an attractive host for scalable quantum photonics, but the absence of bright telecom-band emitters with optically addressable spin states has limited its use for spin-photon interfaces. Here we demonstrate the Al1-center, an aluminum--carbon defect in silicon, as a bright waveguide-integrated single-photon emitter with a ground-state spin. Using isotopically purified silicon-on-insulator nanophotonic devices, we isolate individual Al1-centers and observe high-purity single-photon emission with $g^{(2)}(0)=0.04$ without background subtraction. Time-resolved photoluminescence spectroscopy reveals a fast excited-state lifetime of 135 ns, nearly an order of magnitude shorter than the benchmark provided by the well-studied T-center. Resonant photoluminescence excitation measurements further resolve the zero-phonon transition and reveal a narrow homogeneous linewidth reaching 47 MHz, threefold narrower than the T-center under comparable temperature. Through magneto-optical spectroscopy, we resolve the spin-dependent transitions of the bound-exciton manifold and achieve spin-selective optical pumping, fulfilling the prerequisite for quantum state initialization and readout. These results establish the Al1-center as a bright telecom-band spin-photon interface in silicon photonics and introduce a promising platform for integrated quantum networks.
- Abstract（参考訳）: シリコンはスケーラブルな量子フォトニクスの魅力的なホストであるが、光に対処可能なスピン状態を持つ明るいテレコムバンドエミッタが存在しないため、スピン光子インターフェースの使用は制限されている。
ここでは、シリコンのアルミニウム-炭素欠陥であるAl1中心を、基底スピンを持つ明るい導波路集積単光子発光体として示す。
アイソトピー的に精製したシリコンオン絶縁体ナノフォトニックデバイスを用いて、個々のAl1中心を分離し、g^{(2)}(0)=0.04$で高純度単一光子放射をバックグラウンドの減算なしで観測する。
時間分解フォトルミネッセンス分光法により135 nsの高速励起状態の寿命が明らかにされるが、これはよく研究されたT中心のベンチマークよりもかなり短い。
共鳴フォトルミネッセンス励起測定により、ゼロフォノン転移がさらに解決され、T中心よりも3倍狭い47MHzの狭い均一線幅が明らかになる。
磁気光学分光法により、有界エキシトン多様体のスピン依存遷移を解き、スピン選択的光ポンピングを実現し、量子状態の初期化と読み出しの前提条件を満たす。
これらの結果は、シリコンフォトニクスにおける明るいテレコムバンドスピンフォトンインターフェースとしてAl1中心を確立し、集積量子ネットワークのための有望なプラットフォームを導入する。
関連論文リスト
- Epitaxial single T centres in silicon-on-insulator [0.0]
シリコン量子エミッタに基づくスピン光子インタフェースは、量子コンピューティングとネットワークのためのスケーラブルなプラットフォームを提供する。
これを克服するために、高純度分子線エピタキシー(MBE)を用いて、シリコンオン絶縁体(SOI)ウェハに単一T中心をエピタキシャルに組み込む。
ナノフォトニック導波管に結合した単一T中心発光を実証し、均一な拡張の顕著な抑制を観察した。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-07-07T13:37:46Z) - A Single-Molecule Spin-Photon Interface [0.2319165683825004]
長い寿命のスピン量子ビットと光子を接続する光インターフェースは、量子ネットワークと分散量子情報処理の中枢的な要件である。
ここでは、構造的に整合したホスト結晶に埋め込まれた三重項基底状態カルベン分子が、単一分子アドレス性を持つ堅牢なスピン-光子界面として機能することを示す。
その結果、分子量子ビットは、ボトムアップ化学設計と処理可能な材料の利点を保ちながら、単一エミッタ量子光学のための実行可能なプラットフォームとして確立された。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-05-11T06:59:26Z) - A scalable gallium-phosphide-on-diamond spin-photon interface [0.0]
我々は、スケーラブルで平面的なプラットフォームにおいて、量子欠陥とハイブリッド集積ナノフォトニクスとの初めての高協調結合を実現する。
単発読み出しによるスピン依存伝送スイッチングとSiVスピンの量子ジャンプを観察する。
論文 参考訳（メタデータ） (2026-01-08T08:55:08Z) - Erbium Quantum Memory Platform with Long Optical Coherence via Back-End of Line Deposition on Foundry-Fabricated Photonics [0.134821740580602]
この研究は、量子メモリプラットフォームと低損失のファウントリー回路のバックエンド・オブ・ラインデポジションによるモノリシックな統合を実証する。
窒化ケイ素ナノフォトニック導波路に酸化チタン(mathrmTiO$)の薄膜を堆積し,Er光コヒーレンスについて検討した。
結果は最先端のエルビウムデバイスに匹敵する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-06-21T02:52:01Z) - Optical spin readout of a silicon color center in the telecom L-band [0.7545833157486899]
効率的なスピン光子インタフェースは量子ネットワークにとって不可欠であり、遠距離での絡み合い分布と情報伝達を可能にする。
ここでは, シリコン中の炭素-酸素欠陥であるC中心におけるスピン状態の光学的検出を行い, ゼロフォノン線を1571nmで示す。
光励起とマイクロ波駆動を組み合わせることで、光検出された磁気共鳴を実現し、テレコムバンド光遷移によるスピン状態の読み出しを可能にする。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-02-11T15:22:38Z) - All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [66.27103948750306]
シリコン中の電子雪崩による全光変調を実証する。
我々のアプローチは、ギガヘルツ速度と、さらに高速な光スイッチングの可能性を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z) - Room Temperature Fiber-Coupled single-photon devices based on Colloidal
Quantum Dots and SiV centers in Back Excited Nanoantennas [91.6474995587871]
指向性は、ハイブリッド金属誘電性ブルゼーアンテナで達成される。
ジャガイモ中心に位置するサブ波長の穴にエミッタを配置することで、バック励起が許される。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-03-19T14:54:56Z) - Photophysics of Intrinsic Single-Photon Emitters in Silicon Nitride at
Low Temperatures [97.5153823429076]
窒化ケイ素中の固有の単一光子発光体を製造するためのロバストなプロセスが最近確立されている。
これらのエミッタは、室温操作と、技術的に成熟した窒化ケイ素フォトニクスプラットフォームとのモノリシックな統合による量子応用の可能性を示している。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-25T19:53:56Z) - Purcell enhancement of single-photon emitters in silicon [68.8204255655161]
通信光子に結合された個々のスピンは、分散量子情報処理にユニークな約束を提供する。
我々は、エルビウムドーパントをナノフォトニックシリコン共振器に統合して、そのようなインタフェースを実装した。
78倍のパーセル増倍率を持つ光学ラビ発振と単一光子放射を観測した。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-01-18T19:38:38Z) - Silicon nitride waveguides with intrinsic single-photon emitters for
integrated quantum photonics [97.5153823429076]
我々は、SiN中の固有の単一光子放射体から、同じ物質からなるモノリシック集積導波路への光子の最初のカップリングに成功したことを示す。
その結果、スケーラブルでテクノロジー対応の量子フォトニック集積回路の実現に向けた道を開いた。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-05-17T16:51:29Z) - Room temperature single-photon emitters in silicon nitride [97.75917079876487]
二酸化ケイ素基板上に成長した窒化ケイ素(SiN)薄膜における室温単一光子放射体の初観測について報告する。
SiNは近年、集積量子フォトニクスの最も有望な材料として登場し、提案されたプラットフォームは、量子オンチップデバイスのスケーラブルな製造に適している。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-16T14:20:11Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。