硅光子学中可独立寻址且光谱可编程的人工原子
量子物理
2023-05-17 v2 光学
摘要
固体中的人工原子已成为量子信息处理任务（如量子网络、传感和计算）的主要系统。一个核心目标是开发用于精确且可扩展控制具有高效光学接口的可独立寻址人工原子的平台。硅中的色心，如最近分离出的碳相关“G 中心”，表现出直接进入电信 O 波段的发射，并可利用绝缘体上硅（SOI）光子学的成熟工艺。在此，我们展示了在 SOI 光子集成电路（PIC）平台上 G 中心人工原子的生成、独立寻址与光谱修整。聚焦于 1278nm 处的中性电荷态发射，我们观测到波导耦合的单光子发射，其非均匀分布极窄，标准差为 1.1nm，激发态寿命为 8.30.7ns，且在数月运行后无退化。此外，我们引入一种将光谱跃迁光学修整至多 300 pm（55 GHz）以及局部失活单个人工原子的技术。这种非易失性“光谱编程”能够将量子发射器对齐到 25 GHz 电信栅格信道。我们的演示为基于超大规模集成（VLSI）光子学中可注入人工原子的量子信息处理开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2202.02342,
title = {Individually Addressable and Spectrally Programmable Artificial Atoms in Silicon Photonics},
author = {Mihika Prabhu and Carlos Errando-Herranz and Lorenzo De Santis and Ian Christen and Changchen Chen and Connor Gerlach and Dirk R. Englund},
journal= {arXiv preprint arXiv:2202.02342},
year = {2023}
}
备注
20 pages, 18 figures