固态中单个铒离子产生不可分辨的电信波段光子
量子物理
2023-11-07 v1 原子物理
摘要
固态中的原子缺陷是长距离量子通信中量子中继网络的关键组成部分。近年来，稀土离子尤其是具有电信波段光学跃迁的 Er 引起了极大关注，但其应用一直受限于导致无法产生不可分辨单光子的光学谱扩散。在这项工作中，我们将 Er 注入 CaWO——一种兼具非极性位点对称性、核自旋退相干低且无背景稀土离子的材料——以实现显著减小的光学谱扩散。对于与具有大 Purcell 因子的纳米光子腔耦合的浅层注入离子，我们观测到单次扫描光学线宽为 150 kHz，长期谱扩散为 63 kHz，两者均接近 21 kHz 的 Purcell 增强辐射线宽。这使得在经 36 km 延迟线后测量的连续发射光子之间观测到高可见度的 Hong-Ou-Mandel 干涉成为可能。我们还观测到自旋弛豫时间 = 3.7 s 和 > 200 s，其中后者受晶体中顺磁杂质而非核自旋限制。这代表了利用单个 Er 离子构建电信波段量子中继网络的重要一步。
引用
@article{arxiv.2301.03564,
title = {Indistinguishable telecom band photons from a single erbium ion in the solid state},
author = {Salim Ourari and Łukasz Dusanowski and Sebastian P. Horvath and Mehmet T. Uysal and Christopher M. Phenicie and Paul Stevenson and Mouktik Raha and Songtao Chen and Robert J. Cava and Nathalie P. de Leon and Jeff D. Thompson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03564},
year = {2023}
}