論文の概要: Full-Stack High-Volume Quantum Networking Architecture based on Photonic-Integrated Tin Vacancy Centers in Diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.11630v2
- Date: Mon, 17 Aug 2026 17:14:36 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-18 13:30:43.57845
- Title: Full-Stack High-Volume Quantum Networking Architecture based on Photonic-Integrated Tin Vacancy Centers in Diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンドのフォトニック集積型スズ空洞を用いたフルスタック高体積量子ネットワークアーキテクチャ
- Abstract要約: ソリッドステート量子エミッタは、メモリノードとフォトニック量子ネットワークのための主要なプラットフォームである。
量子エミッタの不均一な分布は、量子ビットの周波数スペクトルを広げ、区別可能であり、したがって分散量子絡み合うための信頼できる資源ではない。
我々は、周波数可変フォトニックインターポーザにほぼ区別不可能なスズ空洞(SnV$-$)量子エミッタを統合するためのフルスタックアプローチを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7027228059084675
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Solid state quantum emitters are a leading platform for photonic quantum networking with memory nodes. However, the inhomogeneous distribution of quantum emitters, as well as several environmental factors (i.e. strain and electric fields) spread the frequency spectrum of the qubits, making them distinguishable and therefore not a reliable resource for distributed quantum entanglement. In this paper, we demonstrate a full-stack approach to integrating nearly indistinguishable tin vacancy (SnV$^-$) quantum emitters on a frequency-tunable photonic interposer that overcomes the native distribution and static variation of quantum emitters for an indistinguishable photonic quantum networking platform. We demonstrate a silicon nitride-on-insulator photonic integrated circuit (PIC) with accompanying multiphysics digital twin (MPhDT) that guides discovery of SnV$^-$ strain-tuning parameters and informs construction of a multi-channel quantum repeater node. On this node, we achieve the first simultaneous demonstration of spectral tuning of the zero phonon line (ZPL) at GHz scale; coherent electron spin control with gate times of $<80$ ns; strongly- and weakly-coupled nuclear spin detection; and commercial fiber array-coupled readout of a SnV$^-$ center. Finally, we propose and simulate improvements to the architecture that achieve 99.96% connectivity of $ N \sim 1000$ emitters spanning the inhomogeneous distribution of SnV$^-$ centers in strained diamond, where distributed quantum entanglement may be realized.
- Abstract（参考訳）: ソリッドステート量子エミッタは、メモリノードとフォトニック量子ネットワークのための主要なプラットフォームである。
しかし、量子エミッタの不均一分布やいくつかの環境要因(ひずみや電場など)は量子ビットの周波数スペクトルを拡散させ、分散量子絡み合いの信頼性が低い。
本稿では、ほぼ区別不能なスズ空孔(SnV$^-$)量子エミッタを周波数可変フォトニックインターポーザに統合し、量子エミッタのネイティブ分布と静的変動を克服するフルスタックアプローチを示す。
シリコン窒化物オン絶縁体フォトニック集積回路 (PIC) と付随する多物理ディジタルツイン (MPhDT) を実証し、SnV$^-$ひずみ調整パラメータの発見を誘導し、マルチ量子量子リピータノードの構築を通知する。
このノードでは、GHzスケールでのゼロフォノンライン(ZPL)のスペクトルチューニングの最初の同時実演、ゲート時間<80$nsのコヒーレント電子スピン制御、強結合核スピン検出、SnV$^-$中心の商用繊維アレイ結合リードアウトを実現している。
最後に、分散量子エンタングルメントを実現するため、ひずみダイヤモンド中のSnV$^-$中心の不均一分布にまたがる$N \sim 1000$エミッターの99.96%の接続を実現するアーキテクチャの改善を提案し、シミュレートする。
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