テレコム波長偏光繊維の光繊維の原子量子メモリ

電気通信波長での偏光エンコード光子は、単一のキュービット操作の実行が容易なため、偏光拡張フォトンペア源の利用可能性、および既存の光ファイバーリンクを活用する可能性により、フォトニック量子情報技術の実用的な実現のための魅力的なプラットフォームを提供します。長距離にわたってキュービットを配布するため。このプラットフォームと互換性のある光学量子メモリは、これらのテクノロジーの構成要素として機能します。ここでは、テレコム波長光子の偏光自由度にエンコードされた量子状態の可逆的マッピングを直接可能にする原子量子記憶の最初の実験的実証を提示します。通信波長での告知された偏光キクは、光ファイバーにドープされたエルビウム原子のアンサンブルに原子周波数のコームプロトコルを実装することにより、ほぼユニティの忠実度で保存および取得されます。小さいストレージ効率やストレージ時間などの原理実証の実証の残りの制限にもかかわらず、ブロードバンドの光と物質のインターフェイスは、将来の量子情報処理での使用の可能性を明らかにしています。

Polarization-encoded photons at telecommunication wavelengths provide a compelling platform for practical realizations of photonic quantum information technologies due to the ease of performing single qubit manipulations, the availability of polarization-entangled photon-pair sources, and the possibility of leveraging existing fiber-optic links for distributing qubits over long distances. An optical quantum memory compatible with this platform could serve as a building block for these technologies. Here we present the first experimental demonstration of an atomic quantum memory that directly allows for reversible mapping of quantum states encoded in the polarization degree of freedom of a telecom-wavelength photon. We show that heralded polarization qubits at a telecom wavelength are stored and retrieved with near-unity fidelity by implementing the atomic frequency comb protocol in an ensemble of erbium atoms doped into an optical fiber. Despite remaining limitations in our proof-of-principle demonstration such as small storage efficiency and storage time, our broadband light-matter interface reveals the potential for use in future quantum information processing.