Quantum storage of 1650 modes of single photons at telecom wavelength
为了充分发挥量子网络的潜力，人们应该能够以可观的速率在长距离上分配量子资源。因此，网络中的所有组件都需要具有大的多模容量来操纵光子量子态。为此，多模光子量子存储器，特别是在电信波长下工作的光子量子存储器，仍然是一个关键的挑战。在这里，我们展示了在1532 nm的光谱时间复用量子存储器。在10米长的低温冷却掺铒石英光纤中，采用原子频率梳协议实现了通信波段单光子的多模量子存储。多路复用包括五个光谱通道-每个10 GHz宽-并且在每个通道中多达330个时间模式，从而同时存储1650个单光子模式。我们的演示为高速率量子网络打开了大门，这对未来的量子互联网至关重要。
2023-02-08 quant-ph
Remote distribution of non-classical correlations over 1250 modes between a telecom photon and a $^{171}$Yb$^{3+}$:Y$_2$SiO$_{5}$ crystal
量子中继器的基础上预示着纠缠需要量子节点，能够产生多模量子关联之间的存储器和电信光子。通信速率与模式的数量呈线性关系，但高度多模量子存储仍然具有挑战性。在这项工作中，我们展示了一个原子频率梳量子存储器的时域模式容量为1250模式和带宽为100 MHz，据我们所知，最大数量的模式存储在量子制度。该存储器基于掺杂有$^{171}Yb^{3+}$离子的$Y_{2}SiO_{5}$晶体，具有979 nm的存储波长。存储器与979和1550 nm处的非简并光子对源接口，其带宽与量子存储器匹配。我们得到强的非经典的二阶交叉相关的所有模式，存储时间高达$25$ $μs$。在释放存储光子之前，通信光子通过5公里的光纤传播，这是基于纠缠和前馈操作的量子中继器的关键能力。在这个实验的基础上，应该允许远程量子节点之间的纠缠分布，由于多模容量高，速率提高。
2022-05-03 quant-ph
Ultrabroadband direct detection of nonclassical photon statistics at telecom wavelength
宽带光源在大容量光通信、光学相干层析成像、光谱学和光谱仪校准等领域发挥着重要作用。虽然标准自发参量下转换产生的超宽带非经典态可以作为量子对应物，但其检测和量子表征一直是一项具有挑战性的任务。在这里，我们展示了在这样的超宽带（150 nm FWHM）压缩态在电信波长（1.5 μm）的多模结构的定量表征。利用超导过渡边传感器直接观测到了我们的高多模态的非经典光子分布。从观测到的光子关联函数中，我们发现几十种不同的压缩子共存于同一空间模式中。我们预计我们的结果和技术开辟了一个新的可能性，产生和表征非经典光源的大规模光量子网络在频域。
2013-08-08 quant-ph
Generation of light with multimode time-delayed entanglement using storage in a solid state spin-wave quantum memory
在这里，我们演示了产生和存储纠缠在一个固态自旋波量子存储器与按需读出使用的过程中的rephased放大自发发射（RASE）。由掺杂到Y $_2$ SiO $_5$晶体中的Pr $^{3+}$离子的反转系综产生的放大自发辐射（ASE）在Praseo_2系综的集体态和输出光之间产生纠缠。然后使用四能级光子回波技术重新定相合奏。当RASE作为自旋波存储长达5 $μ$ s时，ASE和其回波之间的纠缠被确认，并且不可分性破坏被保留。RASE被证明是时间多模与两个时间模式之间的几乎完美的兼容性证明。这些结果为多模固态量子存储器在可扩展量子网络中的应用铺平了道路。
2016-07-29 quant-ph
Ultranarrow-Band Photon Pair Source Compatible with Solid State Quantum Memories and Telecommunication Networks
我们报道了一个由广泛非简并腔增强自发下转换产生的超窄带光子对源。该源被设计为与Pr3+固态量子存储器和电信光纤兼容，信号和空闲光子分别接近606 nm和1436 nm。两个光子的光谱带宽都在2 MHz左右，与掺杂Pr3+的量子存储器的带宽相匹配。该源非常适合涉及固态量子存储器的长距离量子通信架构。
2013-04-25 quant-ph
Heralded single excitation of atomic ensemble via solid-state-based telecom photon detection
具有物质量子系统的光子量子通信网络具有广泛的应用前景，如长距离量子密码和单向量子计算。在原子系综中，通过探测与原子激发态相关的通信波长光子来制备预报单激发态是一个重要的步骤。这样的系统已被证明与量子频率转换（QFC）电信波长采用Rb原子云。然而，有限的波长选择阻止了下一步。在这里，我们第一次展示了HSE与基于固态的QFC和电信波长的检测器，这将有一个很大的优势，成熟的电信技术的效用。我们明确地表明，所展示的HSE表示一个非经典统计的自相关函数的直接测量。
2016-07-06 quant-ph
Solid state source of non-classical photon pairs with embedded multimode quantum memory
光子量子比特之间量子关联的产生和分布是量子信息科学的关键资源。对于量子网络和量子中继器中的应用，需要将这些量子相关性存储在量子存储器中。在2001年，Duan，Lukin，Cirac，and Zoller（DLCZ）提出了一个在原子气体中结合相关光子对源和量子存储器的方案，这使得基本量子网络的快速发展成为可能。在这封信中，我们展示了一个固态源的相关光子对嵌入自旋波量子存储器，使用稀土掺杂晶体。我们展示了光子之间强的量子或相关性，高到足以进行量子通信。与原来的DLCZ建议，我们的计划是固有的多模感谢一个内置的rephasing机制，使我们能够证明存储的11个时间模式。这些结果代表了使用固态资源实现复杂量子网络架构的重要一步。
2017-08-22 quant-ph
Telecommunication-wavelength solid-state memory at the single photon level
我们实验证明了在固体中的电信波长的弱相干光场的存储和检索。在2.6 K下，在掺铒Y $_2$ SiO $_5$晶体中将单光子水平的光脉冲存储长达600 ns的时间，并按需检索。存储器是基于光子回波与受控的可逆非均匀加宽，这是第一次在单光子水平上实现。这是通过使用线性斯塔克效应的外部场梯度来实现的。该实验证明了在电信波长处的单光子的固态量子存储器的可行性，这将代表量子信息科学中的重要资源。
2010-08-27 quant-ph
Telecom photon interface of solid-state quantum nodes
固态自旋，如氮空位（NV）中心是大规模量子网络的有前途的平台。然而，尽管NV中心系统具有光学接口，但其零声子线光子在光纤中的显著衰减阻止了网络扩展到长距离。因此，在传输量子信息的过程中，为了减少光子的损失，一个电信波长光子接口是必不可少的。本文提出了一种利用稀土掺杂晶体将通信光子耦合到NV中心系综的有效方案。具体而言，我们提出了高保真度量子态传输和纠缠产生的协议，在现有技术的参数范围内。这样的接口将为未来实现远程量子网络带来新的见解，其中钻石中的NV中心充当量子节点。
2019-04-02 quant-ph
Mode-selective single-photon addition to a multimode quantum field
光的光谱-时间模式可用于产生高维高斯量子态。这种状态是连续变量量子信息协议的基础，其中它们必须支持模式选择性非高斯操作。我们发展了一个一般的框架，通过参数下转换过程的多模光态的单光子添加。我们确定了单模和模式选择性光子添加的分析条件。我们发现，光谱模式的选择性，可以实现在第二类共线下转换，而单模条件检索非共线的第一类和第二类过程。数值结果显示光子添加在近红外和电信波长的参数下转换过程中。
2021-10-27 quant-ph
Efficient Storage of Multidimensional Telecom Photons in a Solid-State Quantum Memory
针对铒离子固态量子存储器条件苛刻的问题，本文采用原子频率梳协议与新型初始化方案，实现偏振、频率和时间仓多维电信光子量子比特的高效存储，效率提升逾十倍且保真度超过92%。
2024-12-07 quant-ph
Time Entanglement between a Photon and a Spin Wave in a Multimode Solid-state Quantum Memory
纠缠的产生和分配是量子中继器方案中的关键资源。时间多路复用系统提供量子信息的时间仓编码，其提供对光纤中的退相干的鲁棒性，这在长距离通信中至关重要。在这里，我们证明了直接产生的纠缠在时间之间的光子和集体自旋激发的稀土离子掺杂的合奏。我们通过将原子激发映射到光子量子比特上，并使用原子频率梳技术与另一种掺杂晶体一起实现的时间仓量子比特分析器来分析纠缠。我们的结果提供了一个嵌入量子存储器的纠缠光子的固态源。此外，纠缠的质量高到足以使违反贝尔不等式超过两个标准偏差。
2019-04-04 quant-ph
Cavity enhanced telecom heralded single photons for spin-wave solid state quantum memories
我们报告了一个预示窄带（3 MHz）单光子源兼容的固态自旋波量子存储器的基础上掺镨晶体。利用腔增强下转换产生了宽非简并窄带光子对。其中一个光子在电信波长处，作为预告信号，而预告的单光子在606 nm处，与Pr：YSO的光学跃迁共振。该光源的发光效率为28%，单模产生率超过2000对/mW。通过直接反聚束测量证实了预言场的单光子性质，测得的反聚束参数下降到0.010（4）。此外，我们详细研究光子交叉和自相关函数证明两个光子之间的非经典相关性。本文中提出的结果代表了显着的改进，在按需固态量子存储器中的单光子自旋波存储的演示，预示着电信光子提供了前景。
2016-08-31 quant-ph
Storage and retrieval of heralded telecommunication-wavelength photons using a solid-state waveguide quantum memory
大规模量子网络将使用波长相同的光子，通过光纤通道在远程测量、存储和处理节点之间交换量子信息。与双波长光子兼容的量子存储器是构建这种量子网络的关键要素。在这里，我们展示了使用固态波导量子存储器的存储和检索预示着1532 nm波长的光子。预示的光子是来自光子对源，是基于参数下转换，和我们的量子存储器是基于6 GHz带宽的原子频率梳使用低温冷却的掺铒锂铌酸盐波导的非均匀加宽的吸收线制备。使用不同的磁场下的持续光谱烧孔，我们确定的存储器是由人口转移到铌和锂核自旋水平。尽管存储时间和效率有限，但我们的演示代表了在电信频段运行的量子网络和使用行业标准晶体开发片上量子技术的重要一步。
2018-04-16 quant-ph
Long-distance multiplexed quantum teleportation from a telecom photon to a solid-state qubit
本文展示了一种从电信波长光子比特到固态量子存储器中物质比特的长距离量子隐形传态，采用主动前馈方案完成协议，并利用时间复用技术提升速率，与现有电信网络兼容，对长距离量子通信的发展具有重要意义。
2022-09-16 quant-ph
A hybrid quantum network linking telecom-wavelength atomic and solid-state nodes
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；Institute for Quantum Optics and Quantum Information, Austrian Academy of Sciences（奥地利科学院量子光学与量子信息研究所）；Institute for Experimental Physics, University of Innsbruck（因斯布鲁克大学实验物理研究所）；Materials Science Division, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室材料科学部）；Q-NEXT, Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室Q-NEXT）
该研究提出了一种基于电信波段的混合量子网络，通过中性原子单光子源和固态稀土量子存储器实现高效远距离量子通信和存储。
2026-03-06 quant-ph
Quantum teleportation from a telecom-wavelength photon to a solid-state quantum memory
在量子隐形传态中，单个量子系统的状态被分离成经典信息和纯粹的量子关联，随后被重建到从未与第一个系统直接相互作用的第二个系统上。这种违反直觉的现象是量子信息科学的基石，因为它在几个重要任务中起着至关重要的作用，例如使用量子中继器长距离传输量子信息。在这种背景下，最重要的挑战是在远程节点之间分配纠缠，并将这种纠缠作为长距离光到物质量子隐形传态的资源。在这里，我们展示了量子隐形传态的偏振态的电信波长的光子到固态量子存储器的状态。在存储单个光子的掺杂稀土离子的晶体与飞行的电信波长光子之间建立了纠缠。后者与另一个携带要传送的偏振态的飞行量子比特联合测量，这预示着传送。从存储器中检索到的光子的偏振态的保真度被证明大于在没有纠缠的情况下可实现的最大保真度，即使当两个飞行量子比特行进的组合距离是25公里的标准光纤时。这种光到物质的隐形传态通道为利用固态量子存储器实现量子网络的远距离实现铺平了道路。
2014-01-27 quant-ph
Continuous variable multimode quantum states via symmetric group velocity matching
通过非线性波导中的参量下变频（PDC）可以获得用于基于测量的量子信息协议或多体量子通信方案的可配置和可扩展的连续变量量子网络。在这项工作中，我们利用对称群速度匹配（SGVM）工程的PDC压缩模式的属性。我们确定在一个单一的波导中的II型PDC作为最合适的过程，因为可以获得具有不可忽略的压缩量的多个模式。我们探索，第一次，波导的尺寸，通常只设置为确保单模指导，作为一个额外的设计参数，确保不可分割的信号和空闲字段。我们在这里研究磷酸钛氧钾（KTP），它在电信波长提供SGVM，但我们的方法可以应用于任何非线性材料和泵浦波长。这项工作为未来连续变量机制下的大规模量子网络工程铺平了道路。
2020-12-25 quant-ph
Polarization insensitive frequency conversion for an atom-photon entanglement distribution via a telecom network
现有的量子通信光子基础设施的量子网络缺乏足够的量子存储器来保持任意的量子态，以满足采用量子中继算法进行长距离量子通信的需要。原子量子存储通过量子中继器算法实现了亚秒级的存储时间，对应于电信光子1000 km的传输时间。然而，电信光子不能直接访问典型的原子存储器。固态量子频率转换填补了这一波长空白，并增加了更多的能力，例如，频率复用。在这里，我们报告的实验演示偏振不敏感的固态量子频率转换的通信光子从一个短波长的光子纠缠原子系综。利用Sagnac干涉仪中的非线性晶体频率转换器，利用Rb原子系综产生了原子-光子纠缠，并在保持纠缠的同时将光子平移到电信范围。
2017-10-25 quant-ph
A Waveguide Frequency Converter Connecting Rubidium Based Quantum Memories to the Telecom C-Band
相干地转换单个光子和纠缠光子的频率和时间波形的能力对于互连未来量子信息网络的各种元素将是至关重要的。在这种情况下，特别重要的是由能够存储量子信息的材料系统（所谓的量子存储器）发射的光子的量子频率转换。已经有显著的努力来实现量子频率转换，使用非线性晶体，具有来自宽带光子对源和固态发射器的非经典光。然而，到目前为止，固态量子频率转换还没有实现长寿命的光量子存储器。在这里，我们展示了一个超低噪声的固态光子量子接口，适用于连接基于原子系综的量子存储器的电信光纤网络。该接口基于集成波导非线性器件。作为原理的证明，我们将由基于铷的量子存储器发射的780nm处的预告单光子转换为1552nm的电信波长。我们证明了大量的非经典转换的光子和预示信号之间的相关性。
2014-02-12 quant-ph
Multimode cavity-assisted quantum storage via continuous phase matching control
在扩展的$Λ$型原子系综中，利用强角度调制控制场与腔辅助非共振拉曼相互作用，实现了弱信号脉冲的时空结构的存储和回忆.结果表明，有效的多模存储是可能的，当拉曼相干空间光栅涉及不同的纵向分量相对于傍轴信号场的波矢量。讨论了在固态材料中实现该方案的可能性。
2014-03-17 quant-ph
Entanglement distribution and quantum storage of more than 8000 modes over a metropolitan network
University of Geneva（日内瓦大学）；Aalto University（阿尔托大学）；Chimie ParisTech, PSL University, CNRS, Institut de Recherche de Chimie Paris（巴黎高等化学学院，PSL大学，法国国家科学研究中心，巴黎化学研究 institute）
该研究开发了含特定多模量子存储器的量子中继器节点，通过施密特分解定量测量时间模式容量，在都市光纤网络中实现了超8000个模式的纠缠分发与存储，为实用量子通信提供了支持。
2026-08-14 quant-ph
Quantum memory for light: large efficiency at telecom wavelength
我们在掺铒固体中实现ROSE协议，与电信范围兼容。ROSE方案是标准2脉冲光子回波的适应，以使其适合于量子存储器。我们观察到的效率为40%，通过使用特定的方向的光偏振，磁场和晶轴的前向方向。
2013-12-03 quant-ph
Approaches for a quantum memory at telecommunication wavelengths
我们报道了利用掺铒离子在固体中存储和恢复电信波长的弱相干态光的实验。我们使用基于双光子回波的量子存储协议。第一种是基于可控可逆非均匀加宽（CRIB）。它允许通过线性斯塔克效应，利用外部电场控制集体原子相干性，按需恢复光。我们研究了处于激发态的原子如何影响CRIB存储器的信噪比。此外，我们展示了如何CRIB可以用来修改检索的光脉冲的时间宽度。第二个协议是基于原子频率梳（AFC）。使用该协议，我们还验证了可逆映射是相位保持通过与本地振荡器进行干涉实验。这些测量是朝着电信波长的固态量子存储器迈出的一步。我们还对可能的改进进行了展望。
2010-10-26 quant-ph
Quantum Teleportation from Telecom Photons to Erbium-ion Ensembles
Nanjing University（南京大学）
利用芯片级氮化硅微谐振器产生窄带纠缠光子，在电信C波段实现了从光子到固态量子存储器（铒离子系综）的量子隐形传态，保真度超过经典极限。
2026-06-23 quant-ph
High-fidelity conversion of photonic quantum information to telecommunication wavelength with superconducting single-photon detectors
我们实验证明了一个高保真的可见光到电信波长转换的光子通过使用基于固态的差频产生。在实验中，在780 nm处的皮秒可见纠缠光子对的一半被转换为1522 nm的光子，导致在780 nm和1522 nm之间的纠缠光子对。使用超导单光子探测器与低暗计数率和小的定时抖动，我们有选择地观察到定义良好的时间模式包含两个光子。波长转换后，我们获得了$0.93 \pm 0.04$的保真度，表明我们的基于固态的方案可以用于对由各种介质组成的量子存储器发射的可见光子进行忠实的频率下转换。
2012-07-06 quant-ph
Nanophotonic quantum storage at telecommunications wavelength
光的量子存储器是未来长距离量子网络的重要组成部分。我们提出了在单光子水平上的通信波段光的芯片上的量子存储在原硅酸钇光子晶体纳米梁谐振器中的铒-167离子系综。在380 mT的磁场下，在稀释冰箱中使用全光学原子频率梳协议证明了高达10 $μ$ s的存储时间。我们展示了这种量子存储平台具有高带宽，高保真度和多模容量，并概述了一条通往高效的铒-167量子光存储器的道路。
2019-04-17 physics.app-ph physics.optics quant-ph
Room-temperature solid state quantum emitters in the telecom range
按需单光子发射器（SPE）在包括量子计算、量子模拟、量子精密测量和量子通信在内的广泛量子技术中发挥着关键作用。在量子网络和量子密钥分发协议中，其中光子被用作飞行量子比特，由于减少的光纤损耗，电信波长操作是优选的。然而，尽管开发各种触发SPE平台的巨大努力，在室温和电信波长下工作的触发SPE的鲁棒源仍然缺失。在这里，我们报告了一个触发，光学稳定，室温固态SPE电信波长工作。发射器具有高光子纯度（约5%的多光子事件）和创纪录的高亮度约1.5 MHz。该发射归因于氮化镓（GAN）晶体中的局部缺陷。嵌入在技术成熟的半导体中的高性能SPE对于片上量子模拟器和实用的量子通信技术具有重要的应用前景。
2017-08-02 cs.ET physics.app-ph quant-ph
A multiplexed light-matter interface for fibre-based quantum networks
利用光子通过光纤或自由空间链路处理和分发量子信息，对于构建未来的量子网络至关重要。这种网络所需的可扩展性可以通过采用被复用到时间和/或频率中的光子量子态以及能够以大的时间带宽积和多模容量存储和处理这种状态的光物质接口来实现。尽管在开发此类设备方面取得了重要进展，但使用非经典光来演示这些功能仍然具有挑战性。采用低温冷却掺铒光纤中的原子频率梳量子存储协议，我们报道了在通信波长（1.53 μm）处的预言单光子的量子存储，其时间带宽积接近800。此外，我们展示了频率多模存储以及基于记忆的光谱时间光子操纵。值得注意的是，我们的演示依赖于在电信波长下运行的完全集成的量子技术，即用于产生预示单光子的光纤尾纤非线性波导，用于光子存储和操纵的掺铒光纤，以及用于有效单光子检测的光纤接口超导纳米线设备。随着存储效率的提高，我们的光物质接口可能成为未来量子网络的有用工具。
2015-11-26 quant-ph
Bridging Visible and Telecom Wavelengths with a Single-Mode Broadband Photon Pair Source
我们提出了一个光谱去相关的光子对源，桥接可见光和电信波长区域。实芯光子晶体光纤（PCF）的定制设计和制造导致信号光子和闲频光子仅发射成单一光谱和空间模式。因此，没有窄带滤波是必要的，在电信波长的超快波包中的纯光子数态的产生成为可能。
2010-03-23 quant-ph
Spin-photon entanglement of a single Er$^{3+}$ ion in the telecom band
该研究在集成于硅纳米光子电路的固态晶体单个 Er$^{3+}$ 离子上实现通信波段自旋-光子纠缠，在15.6 km光纤上达到1.48 Hz纠缠率和73(3)%保真度，为大规模量子网络奠定基础。
2024-06-11 quant-ph
Spin-photon entanglement with direct photon emission in the telecom C-band
本文利用InAs/InP量子点中的负电荷激子实现光学活跃自旋量子比特，在Voigt磁场下完成高保真自旋初始化与相干控制，并首次在可直接发射电信C波段光子的固态系统中演示自旋-光子纠缠。
2023-10-25 quant-ph
Integrated Dual-Resonator Architecture for Telecom Photon-Memory Entanglement
Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago（芝加哥大学普里茨克分子工程学院）；E. L. Ginzton Laboratory, Stanford University（斯坦福大学Ginzton实验室）
通过集成双碳化硅微环谐振器，实现了电信波段光子与量子存储器之间的纠缠生成，无需光谱调整，验证了88.1%的可见度，并展示了高达63个时间模式的高维纠缠。
2026-08-13 quant-ph
Distribution of light-matter quantum correlations with a temporally multiplexed solid-state quantum memory array
ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, The Barcelona Institute of Science and Technology（ICFO-光子科学研究所，巴塞罗那科技研究所）；ICREA, Institucio Catalana de Recerca i Estudis Avançats（ICREA，加泰罗尼亚研究与高级研究学院）
本研究利用时间复用固态量子存储器阵列，结合空间与时间复用，在39.1公里光纤上实现了电信光子与多达60个时空模式的量子关联，将相关电信光子检测速率提升60倍，为长距离量子网络奠定基础。
2026-09-15 quant-ph
Transmission of light-matter entanglement over a metropolitan network
本研究通过城域光纤成功传输与固态量子存储器纠缠的电信光子，在50 km光纤间距和25 μs存储时间下保持高度非经典相关性与88%双比特保真度，为未来量子网络奠定基础。
2023-04-11 quant-ph
Optical Charge Injection and Full Coherent Control of Spin-Qubit in the Telecom C-band Emitting Quantum Dot
具有可操纵自旋量子位的固态量子发射器是量子通信应用的有前途的平台。虽然这种光-物质界面可以在许多系统中实现，但只有少数系统允许长距离量子网络所需的电信波段的光发射。在这里，我们提出并实现了一种新的光学活性的固态自旋量子位的基础上，在一个单一的InAs/GaAs量子点生长在InGaAs变质缓冲层发射光子在C-波段的限制的孔。我们使用外部磁场提升空穴的自旋简并，并演示了空穴注入，初始化，读出和完整的相干控制使用皮秒光脉冲。这些结果展示了一种新的固态自旋量子位平台，与现有的光纤网络兼容。
2021-07-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Scalable and telecom single-erbium system with record-long room-temperature quantum coherence
College of Nanotechnology, Science, and Engineering (CNSE), Department of Nanoscale Science and Engineering, University at Albany (UAlbany)（奥尔巴尼大学纳米技术、科学与工程学院）
本文提出了一种基于CMOS的单铒离子四态系统，实现了室温下超长的光学相干时间，突破了传统低温环境的限制，并展示了无背景的单光子发射技术。
2026-10-20 quant-ph
Microwave multimode memory with an Er$^{3+}$:Y$_2$SiO$_5$ spin ensemble
在混合量子体系结构中连接光子和固态量子比特为大规模分布式量子计算提供了一条有前途的途径。在这方面，混合量子系统结合电路QED与离子掺杂到固体是一个有吸引力的平台。在那里，离子充当相干存储元件和微波到光学量子比特的可逆转换元件。在许多可能的自旋掺杂固体中，铒离子提供了将微波光子相干转换成用于长距离通信的$1.54\,μ$ m处的电信C波段的独特机会。在我们的工作中，我们进行了时间分辨的电子自旋共振研究的Er $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$自旋系综在毫开尔文温度和演示多模存储和检索多达16个相干微波脉冲。在相干时间为$T_2=5.6\,μ$ s时，存储器效率被测量为10 $^{-4}$。
2015-01-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con quant-ph
Coherent control of a nuclear spin via interactions with a rare-earth ion in the solid-state
固态基质中的单独寻址的Er $^{3+}$离子是用于量子中继器的有前途的资源，因为它们在电信频带中直接发射并且与硅光子器件兼容。虽然Er $^{3+}$电子自旋提供了自旋-光子界面，但辅助核自旋可以实现具有更长存储时间的多量子位寄存器。在这项工作中，我们证明了一个单一的Er $^{3+}$离子的电子自旋和一个单一的$I=1/2$核自旋的固态主机晶体，这是一个偶然定位的质子（$^1$ H）之间的相干耦合。我们使用应用于电子自旋的动态解耦序列来控制核自旋，实现单量子位和双量子位门操作。重要的是，核自旋相干时间超过电子相干时间几个数量级，因为它的磁矩较小。这些结果为长距离量子中继器提供了一条将长寿命核自旋量子寄存器与电信波长发射器相结合的途径。
2022-09-12 quant-ph
Optical spin-wave storage in a solid-state hybridized electron-nuclear spin ensemble
固态杂质自旋与光学控制目前正在研究量子网络和中继器。其中，稀土离子掺杂晶体作为光的量子存储器是有希望的，具有潜在的长存储时间，高多模容量和高带宽。然而，对于自旋，通常在有利于电子自旋的带宽和有利于核自旋的存储时间之间存在权衡。在这里，我们提出了使用高度杂化的电子-核超精细态的光存储实验在$^{171}$ Yb $^{3+}$：Y $_2$ SiO $_5$，其中的杂化可以提供长的存储时间和高带宽。我们达到了1.2 ms的存储时间和10 MHz的光存储带宽，其目前仅受光控制脉冲的拉比频率的限制。在这个原理证明演示中，内存效率大约为3%。该实验构成了第一个使用任何具有电子自旋的稀土离子的自旋态的光存储。这些结果为具有高带宽、长存储时间和高多模容量的稀土基量子存储器铺平了道路，这是量子中继器的关键资源。
2020-04-24 quant-ph
Frequency conversion to the telecom O-band using pressurized hydrogen
本文提出利用加压氢气中的相干斯托克斯拉曼散射四波混频，实现863 nm光子到电信O波段的量子频率转换，并保持输入偏振态。
2024-01-18 quant-ph
A three-dimensional multimode lumped-element resonator for collective spin manipulation and dispersive readout
Hefei National Research Center for Physical Sciences at the Microscale and School of Physical Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学物理科学学院、合肥微尺度物质科学国家研究中心）；Shanghai Research Center for Quantum Science and CAS Center for Excellence in Quantum Information and Quantum Physics, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学、上海量子科学研究与探索中心、中国科学院量子信息与量子物理学前沿卓越创新中心）
本文提出一种三维多模式微波谐振器，实现宏观自旋集体操控与色散读取，通过几何对称性设计两个抗对称模式，以不同频率耦合至同一自旋集合，展示强耦合与非破坏性色散读取。
2026-01-09 quant-ph
Temporal multimode storage of entangled photon pairs
能够存储和处理纠缠光子的多路复用量子存储器对于量子网络的发展至关重要。在这种情况下，我们演示了同时存储和检索的两个纠缠光子内的固态量子存储器和测量的时间多模容量的十个模式。这是通过从参数下转换产生两个偏振纠缠对，并使用原子频率梳（AFC）协议将每对中的一个光子映射到稀土离子掺杂（REID）晶体上来实现的。我们提出了一个间接纠缠证人的概念，它可以被用作施密特数证人，我们用它来实验证明存在多个纠缠对从量子存储器中检索。我们的工作提出了REID-AFC作为一个平台兼容的时间复用的几个纠缠光子对随着一个新的纠缠认证方法有用的表征复用量子存储器。
2016-12-09 quant-ph
Multimode quantum memory based on atomic frequency combs
高效的多模量子存储器是基于量子中继器的长距离量子通信的关键资源。我们提出了一种基于光谱整形的非均匀加宽的光学跃迁到原子频率梳（AFC）的量子存储器。与先前已知的量子存储器相比，AFC的光谱宽度允许多个时间模式的有效存储，而不需要增加存储材料的吸收深度。由于AFC结构的原子偶极子的重新定相，有效的读出是可能的。长时间的存储和按需读出是通过使用自旋态在一个dropda型配置。我们表明，AFC量子存储器实现的固体掺杂稀土金属离子可以存储数百个模式或更多的接近单位效率，今天可实现的材料参数。
2009-05-22 quant-ph
Indistinguishable telecom band photons from a single erbium ion in the solid state
本研究将Er³⁺注入CaWO₄以降低光谱扩散，实现了固态单个铒离子产生的不可区分电信波段光子，观测到高可见度Hong-Ou-Mandel干涉与长自旋弛豫时间，推动了电信波段量子中继器网络的构建。
2023-01-09 physics.atom-ph quant-ph
Distribution of Telecom Entangled Photons through a 7.7 km Antiresonant Hollow-Core Fiber
本研究首次通过7.7 km反谐振空芯光纤在1550 nm波段实现纠缠光子分发，验证其适用于长距离量子通信，且其低延迟、低色散特性可提升时间片量子密钥分发的安全密钥率。
2024-06-21 quant-ph
Quantitative study of Silicon Waveguides for the Generation of Quantum Correlated Photon Pairs Bridging Mid-Infrared and Telecom Bands
Indian Institute of Technology Delhi（印度德里理工学院）；De Vinci Research Centre（德芬奇研究中心）
本研究通过硅波导中的自发四波混频生成跨中红外与电信频段的量子相关光子对，提出多种设计用于气体传感和量子通信应用。
2026-02-18 quant-ph
Deterministic Storage and Retrieval of Telecom Quantum Dot Photons Interfaced with an Atomic Quantum Memory
固态单光子源和原子量子存储器的混合接口是光子量子技术的一个长期追求的目标。在这里，我们展示了确定性的存储和检索的光子从半导体量子点在原子系综量子存储器在电信波长。我们将来自InAs量子点的单光子存储在高带宽的基于铷蒸气的量子存储器中，总的内部存储效率为$(12.9 \pm 0.4) \%$。回收光子的信噪比为$18.2\pm 0.6$，仅受探测器暗计数的限制。这一演示为依赖分布式纠缠的量子技术铺平了道路，特别适合于光子量子网络。
2023-03-07 quant-ph
Telecom-Band Optical Transitions of Erbium Atoms in Rare-Gas Solids
University of Notre Dame（圣母大学）；National High Magnetic Field Laboratory（国家强磁场实验室）；Florida State University（佛罗里达州立大学）；Argonne National Laboratory（阿贡国家实验室）
本研究在6K下将铒原子隔离于固态氖和氩中，观测到电信波段内壳层跃迁，其中1437nm跃迁寿命达78.9ms，证明稀有气体固体是长寿命量子发射的理想宿主。
2026-10-02 cond-mat.mes-hall physics.atom-ph physics.optics
Stark tuning of telecom single-photon emitters based on a single Er$^{3+}$
本研究提出并实验演示了利用硅光子晶体腔电极对Y$_2$SiO$_5$晶体中单个Er$^{3+}$的发射频率进行Stark调谐，实现了约27倍线宽的频移，为构建可扩展量子网络提供了有效方案与通用工具。
2023-06-27 quant-ph
Vibrational response functions for multidimensional electronic spectroscopy: from Duschinsky rotations to multimode squeezed coherent states
针对多维电子光谱振动响应函数计算问题，提出基于振动态显式推导的方法，证明其对应多模压缩相干态，可简化数值计算并为波包动力学解释提供定量支撑。
2023-07-28 quant-ph
Deterministic and highly indistinguishable single photons in the telecom C-band
本文提出一种集成圆形布拉格光栅谐振器的 InAs/InAlGaAs 量子点单光子源，通过多种光激发方案优化，在电信 C 波段实现最高 91.7% 的原始双光子干涉可见度。
2025-05-14 quant-ph
Telecom band quantum dot technologies for long-distance quantum networks
本文综述面向长距离光纤量子网络的电信 O/C 波段外延量子点器件，总结直接外延发射与量子频率转换两条技术路线，并展望混合集成带来的性能提升和功能扩展。
2023-11-07 quant-ph
Non-classical correlations between a C-band telecom photon and a stored spin-wave
未来的地面量子信息网络将可能使用通过光纤传输的单光子来纠缠单个网络节点。为了扩展通信距离并克服光纤中光子吸收的限制，量子中继器的概念已经被提出。为此目的，需要在材料节点和可以在光纤中长距离发送的电信波长的光子之间实现量子关联。在这里，我们证明了频率转换的电信C波段光子和存储在原子系综量子存储器中的自旋波之间的非经典相关。利用全固态集成波导非线性器件将从系综发射并预示自旋波的光子从780 nm转换到1552 nm。我们展示了该器件的超低噪声操作，使得转换的单光子具有高的信噪比，从而导致高的自旋波预示效率。所提出的工作是朝着远程量子存储器的实际纠缠和在不同波长下运行的量子系统的纠缠迈出的一步。
2016-07-05 quant-ph
