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量子物理

arXiv:1808.07928 (quant-ph)
[提交于 2018年8月23日 ]

标题: 在囚禁离子单光子的铷蒸气中慢光现象的演示

标题: Demonstration of Slow Light in a Rubidium Vapour Using Single Photons from a Trapped Ion

Authors:James D. Siverns, John Hannegan, Qudsia Quraishi
摘要: 量子网络的实际实现很可能会接口不同类型的量子系统。 当光子互连将这些系统连接在一起时,它们必须保持光子的量子特性。 这些光-物质接口可以作为必要的通信工具,例如用于同步光子到达时间以进行纠缠分发。 由于其长的量子比特寿命(C. Langer 等,PRL., 238, 060502, (2005))和高保真度的离子-光子纠缠(A. Stute 等,Nat., 485, 482, (2012)),被捕获的离子是通信节点的有力候选者,而中性原子则是多功能的量子系统,可用作存储器(L.M. Duan 等,Nat., 414, 413 (2001), B. Jing 等,arXiv:1801.01193, H. P. Specht, Nat., 473, 190 (2011)),用于光子存储(O. Katz 等,Nat. Comm., 9, 2074 (2018))或通过慢光实现可调光子延迟(R. M. Camacho 等,PRA, 73, 063812, (2006), Camacho 等,PRL, 98, 153601, (2007))。 这两种量子技术的发展在很大程度上是在不同的轨道上进行的,部分原因是它们的操作波长不同,但结合这些平台可以形成一个有吸引力的混合量子系统,用于量子网络和分布式量子计算。 在这里,我们展示了第一个在被捕获的离子发出的光子与中性原子之间相互作用的实验,方法是在温暖的原子蒸气中实现慢光。 我们使用温暖的$^{87}$Rb 蒸气中的两个超精细吸收共振来提供一个慢光介质,在其中,来自被捕获的 Ba$^+$离子的一个光子被延迟最多 13.5$\pm$0.5 ns。 该延迟是可调的,并且保留了光子的时间特性。 这一结果展示了一个混合接口,可用于将不同的量子系统连接在一起,或作为光子到达时间的同步工具——这是未来量子网络的重要工具。
摘要: Practical implementation of quantum networks are likely to interface different types of quantum systems. When photonic interconnects link the systems together, they must preserve the quantum properties of the photon. These light-matter interfaces may be used as necessary communication tools, such as to synchronise photon arrival times for entanglement distribution. Trapped ions are strong candidates for communication nodes owing to their long qubit life time (C. Langer, et al., PRL., 238, 060502, (2005)) and high fidelity ion-photon entanglement (A. Stute, et al., Nat., 485, 482, (2012)), whilst neutral atoms are versatile quantum systems, useful as memories (L.M. Duan, et al., Nat., 414, 413 (2001), B. Jing, et al., arXiv:1801.01193, H. P. Specht, Nat., 473, 190 (2011)), for photon storage (O. Katz, et al., Nat. Comm., 9, 2074 (2018)) or tunable photon delay via slow light (R. M. Camacho et al., PRA, 73, 063812, (2006), Camacho et al., PRL, 98, 153601, (2007)). Development of these two quantum technologies has largely proceeded in separate tracks, partly due to their disparate wavelengths of operation, but combining these platforms offers a compelling hybrid quantum system for use in quantum networking and distributed quantum computing. Here, we demonstrate the first interaction of photons emitted from a trapped ion, with neutral atoms by implementing slow light in a warm atomic vapour. We use two hyperfine absorption resonances in a warm $^{87}$Rb vapour to provide a slow light medium in which a single photon from a trapped Ba$^+$ ion is delayed by up to 13.5$\pm$0.5 ns. The delay is tunable and preserves the temporal properties of the photons. This result showcases a hybrid interface, useful for linking different quantum systems together, or as a synchronisation tool for the arrival times of photons - an essential tool for future quantum networks.
评论: 7页,4个主要图表,2个扩展图表
主题: 量子物理 (quant-ph) ; 原子物理 (physics.atom-ph)
引用方式: arXiv:1808.07928 [quant-ph]
  (或者 arXiv:1808.07928v1 [quant-ph] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.1808.07928
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
相关 DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aav4651
链接到相关资源的 DOI

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来自: Qudsia Quraishi [查看电子邮件]
[v1] 星期四, 2018 年 8 月 23 日 20:16:52 UTC (527 KB)
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