在远距离量子通信的量子中继器网络中,固态原子缺陷Atomic defects是关键组成部分。最近,稀土离子,特别是铒ěr的电信波段光学跃迁,备受关注,这使得*可以在光纤中进行长距离传输。然而,基于稀土离子的中继器节点发展,却受制于光谱扩散optical spectral diffusion,无法产生不可区分的单光子。
今日,美国 普林斯顿大学 (Princeton University) Salim Ourari, Łukasz Dusanowski, Sebastian P. Horvath, Mehmet T. Uysal,Jeff D. Thompson等,在Nature上发文,将Er3+注入到CaWO4(CaWO4是一种特定材料,即结合了非极性位置对称性、与核自旋的低退相干,且不含背景稀土离子),用以实现显著降低的光谱扩散。当浅注入离子耦合于具有大Purcell因子的纳米光子腔,观察到了150kHz单次扫描光学线宽和63kHz长程光谱扩散,两者都接近于21kHz的Purcell增强辐射线宽。这使得连续发射的光子之间Hong–Ou–Mandel干涉观测成为可能,其可见度为V = 80(4)%,这是在36km延迟线后测量的。还观察到自旋弛豫时间,后者受制于晶体中顺磁杂质而不是核自旋。为此,有望构建具有单个Er3+离子的电信波段量子中继器网络。Indistinguishable telecom band photons from a single Er ion in the solid state.图1:器件结构。
图2:基于腔耦合离子,有效光子collection。
图3:产生不可区分的光子。
图4:自旋动力学。
Ourari, S., Dusanowski, Ł., Horvath, S.P. et al. Indistinguishable telecom band photons from a single Er ion in the solid state. Nature 620, 977–981 (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06281-4声明:仅代表译者个人观点,小编水平有限,如有不当之处,请在下方留言指正!