面向芯片集成量子点单光子的铕掺纤维量子存储
量子物理
2025-08-05 v1 应用物理
光学
摘要
远程量子通信的实现以及构想中的量子互联网，依赖于连接量子光子源与量子存储（QM）系统的相干混合光子-物质界面。与诱发参数下转换产生的概率性光子对源不同，确定性量子光子源可实现纯净且强大的单光子及纠缠光子的按需产生，这对于可扩展的量子网络至关重要。本文首次实现了一种混合光子-物质界面：将集成在芯片上的InAsP/InP纳米线量子点（QD）与基于掺杂铝酸钠玻璃硅纤维中离子的固态QM相连。实验结果表明，InAsP/InP纳米线QD的发射光谱在低温下与EDFA在980 nm的吸收带相吻合，实现了两者之间的高效相互作用。我们对光学跃迁进行了光谱表征，结果显示该光学跃迁存在显著的非均匀带宽展宽，同时保持较长的自旋储存寿命，凸显了EDFA在宽带QM实现中的潜力。我们实现了基于原子频率梳（Atomic Frequency Comb）协议的8 GHz带宽多模QM，成功存储和读取59个弱相干脉冲。此外，我们对980 nm波长下从InAsP/InP纳米线QD发射的单光子进行表征，并演示了其在EDFA QM中的确定性存储与重取。值得注意的是，这是在不对QD发射进行谱调的情况下实现的，显示出其与固态QM的直接兼容性。
引用
@article{arxiv.2508.01416,
title = {Erbium-Doped Fibre Quantum Memory for Chip-Integrated Quantum-Dot Single Photons at 980 nm},
author = {Nasser Gohari Kamel and Arsalan Mansourzadeh and Ujjwal Gautam and Vinaya Kumar Kavatamane and Ashutosh Singh and Edith Yeung and David B. Northeast and Paul Barclay and Philip J. Poole and Dan Dalacu and Daniel Oblak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.01416},
year = {2025}
}