通过量子频率转换实现囚禁离子与电信光子之间的高保真度纠缠

静止量子系统与飞行量子比特之间的纠缠是量子中继网络的基本要素。这已在囚禁离子、囚禁原子、金刚石色心或量子点中得到证明。这些系统的跃迁波长位于蓝光、红光或近红外光谱区域，而长距离光纤通信要求波长处于低损耗、低色散的电信波段。量子频率转换是连接可见光/近红外波长的飞行量子比特与电信波段的已证实工具。在此，我们使用一个高效的保偏频率转换器，将 854$\,$nm 连接到 1310$\,$nm 的电信 O 波段，以展示囚禁 $^{40}$Ca$^{+}$ 离子与电信光子偏振态之间的纠缠，其保真度高达 98.2 $\pm$ 0.2$\%$。偏振态转换中 99.75 $\pm$ 0.18$\%$ 的过程保真度、26.5$\%$ 的外部频率转换效率以及仅 11.4 photons/s 的转换诱导无条件背景的独特组合，使该转换器成为强大的离子-电信量子接口。