记忆辅助的多模微波-光学转换

微波-光学量子换能器将实现远距离超导量子器件之间的相干互连。目前基于多种平台的探索已在单光子水平展现出令人鼓舞的结果。然而,在所有此类演示中,由微弱换能信号与强泵浦脉冲共存产生的噪声消除仍是一大挑战,需要高抑制滤波装置。相比之下,基于存储辅助的换能器提供了一种多功能方案,不仅可抑制噪声,还能实现换能信号的按需提取。本研究将量子存储协议与三能级原子系统中的换能过程相结合,演示了换能信号的按需提取。利用零磁场下零一级塞曼跃迁提供的光学与自旋长相干时间,以及GHz级超精细分裂,该团队采用低掺杂浓度的Yb³⁺¹⁷¹:Y₂SiO₅晶体,在30 mK温度下开展实验。该工作实现了存储辅助下的按需换能,在460 μs(及620 μs)存储时长下,探测窗口内噪声光子数分别为0.4(及0.3)。为验证协议的相干性,该团队展示了由输入微波脉冲相位或频率变化引起的换能信号干涉图样。此外,利用自旋和光学非均匀展宽特性,研究还验证了多模换能能力。该协议的按需特性可同步量子中继器协议中的量子比特,而多模能力则能提升纠缠生成速率。据该团队所知,这是首次实现存储辅助的按需微波-光学换能器演示。
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提交arXiv: 2026-05-02 04:30

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