論文の概要: Broadband Quantum Optical Storage with Chemically Engineered Molecular Eu$^\text{3+}$ Complex
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.28271v1
- Date: Wed, 23 Sep 2026 15:26:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-09-25 00:05:18.087698
- Title: Broadband Quantum Optical Storage with Chemically Engineered Molecular Eu$^\text{3+}$ Complex
- Title（参考訳）: 化学工学的分子Eu$^\text{3+}$錯体を用いた広帯域量子光学ストレージ
- Abstract要約: 固体中の希土類イオンに対するホールアンチホールグレーティングエコーメモリ(HAGEM)と呼ばれるブロードバンド量子メモリ方式を提案する。
実験により、量子光ストレージ効率は14.9%、メモリ帯域幅は200MHzである。
この研究は、分子レアアースイオンが幅広い量子応用に使用できる新しい方向を確立する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Broadband quantum memory devices are essential elements for future quantum networks. Here we propose a broadband quantum memory scheme called Hole Anti-hole Grating Echo Memory (HAGEM) for rare-earth ions in solids. We provide a Eu$^\text{3+}$ molecular complex with special hyperfine level structures of which the hyperfine level separations are in a specific mathematical correlation that can be obtained by harnessing chemical engineering. Using the memory protocol and material, we experimentally demonstrate a quantum optical storage efficiency of 14.9% and a memory bandwidth of 200MHz, which can easily be extended to a few GHz. With this demonstration, we show the first quantum application enabled by molecular engineering which cannot be achieved by any other existing Eu$^\text{3+}$ solid-state materials. In addition, we provide a framework for the chemical engineering of solid-state materials with rare-earth ions for quantum applications consisting of material design, synthesis & characterization techniques, and analytical methods for the quantum properties of rare-earth (RE) ions in solids. This work establishes a new direction in which molecular rare-earth ions can be used for a wide range of quantum applications, which cannot be realized by existing solid-state materials. This will greatly facilitate the development of molecular quantum emitter systems for real world applications.
- Abstract（参考訳）: ブロードバンド量子メモリデバイスは将来の量子ネットワークにとって不可欠な要素である。
本稿では、固体中の希土類イオンに対するホールアンチホールグレーティングエコーメモリ(HAGEM)と呼ばれる広帯域量子メモリ方式を提案する。
超微細構造を持つEu$^\text{3+}$分子複合体を提供し、超微細構造は化学工学を利用して得られる特定の数学的相関関係にある。
メモリプロトコルと材料を用いて、量子光ストレージ効率14.9%、メモリ帯域幅200MHzを実験的に実証した。
このデモンストレーションでは、分子工学によって実現された最初の量子アプリケーションを示し、これは既存のEu$^\text{3+}$固相材料では達成できない。
さらに、材料設計、合成・キャラクタリゼーション技術、固体中の希土類(RE)イオンの量子特性の解析方法からなる量子応用のための希土類イオンを用いた固体材料の化学工学の枠組みを提供する。
この研究は、分子レアアースイオンが既存の固体材料では実現できない幅広い量子応用に利用できる新しい方向を確立する。
これにより、現実世界の応用のための分子量子エミッタシステムの開発が大幅に促進される。
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