論文の概要: A broadband, individually addressing two- and three-dimensional photonic integrated circuit for trapped-ion qubit control
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.25062v1
- Date: Mon, 27 Jul 2026 20:45:43 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-29 20:50:42.618845
- Title: A broadband, individually addressing two- and three-dimensional photonic integrated circuit for trapped-ion qubit control
- Title（参考訳）: トラップイオン量子ビット制御のための2次元及び3次元フォトニック集積回路
- Abstract要約: 個々のイオンに対処できるブロードバンドフォトニック集積回路について述べる。
この回路は、平面導波路レンズと、ウェハスケールで2光子重合を用いて作製されたマイクロミラーとを結合する。
このモノリシックフォトニックアーキテクチャは、トラップイオン技術に対するオンチップモダリティのブロードバンドアドレスをもたらす。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 17.367350527904232
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Trapped ions provide a high-fidelity platform for quantum information processing, yet delivery of multiple, distinct wavelengths across large networks of interaction zones remains a bottleneck. Conventional free-space light delivery lacks scalability, while on-chip grating couplers suffer from narrow operational bandwidth that increases circuit footprint and optical interfacing complexity. Here we show a broadband photonic integrated circuit capable of addressing individual ions. The circuit combines a planar waveguide lens with a micromirror fabricated using two-photon polymerization at wafer scale. This implementation can address three individual ions from $λ$ = 405 - 880 nm with -27 dB average intensity crosstalk at $5\,μ\mathrm{m}$ pitch. We trap $^{40}\mathrm{Ca}^{+}$ and $^{138}\mathrm{Ba}^{+}$ ions above such devices, characterize optical crosstalk with barium ions, and demonstrate individual repumping of calcium ions. This monolithic photonic architecture brings broadband addressing in an on-chip modality to trapped-ion technology. More generally, integrating additive manufacturing into quantum devices is poised to unlock expanded design space for implementing novel quantum architectures.
- Abstract（参考訳）: トラップされたイオンは、量子情報処理のための高忠実なプラットフォームを提供するが、大きな相互作用ゾーンのネットワークにまたがる複数の異なる波長の配信はボトルネックのままである。
従来の自由空間光伝送はスケーラビリティに欠けており、オンチップグレーティング・カウンタは、回路のフットプリントと光対面の複雑さを増大させる狭い操作帯域に悩まされている。
ここでは、個々のイオンに対処できるブロードバンドフォトニック集積回路を示す。
この回路は、平面導波路レンズと、ウェハスケールで2光子重合を用いて作製されたマイクロミラーとを結合する。
この実装は、$λ$ = 405 - 880 nm の3つの個別イオンと -27 dB の平均強度クロストークを5,μ\mathrm{m}$ピッチで扱うことができる。
我々は、これらのデバイス上に$^{40}\mathrm{Ca}^{+}$と$^{138}\mathrm{Ba}^{+}$イオンをトラップし、バリウムイオンで光クロストークを特徴付け、カルシウムイオンの個別応答を示す。
このモノリシックフォトニックアーキテクチャは、トラップイオン技術に対するオンチップモダリティのブロードバンドアドレスをもたらす。
より一般的には、量子デバイスへの添加性製造の統合は、新しい量子アーキテクチャを実装するための拡張設計空間を開放する可能性がある。
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