用于高效高速量子网络节点的光纤腔-离子阱耦合系统的设计（英文）
2023-07-15分类号：O431.2;TN253
【部门】中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室 中国科学技术大学中国科学院量子信息与量子科技创新研究院 合肥国家实验室
【摘要】本文的主要目的是设计新型的离子阱与光纤腔的耦合系统，此方案是通过制造一个在侧面和端面具有金属层的光纤腔实现。带有金属层的光纤腔可以传输光和电荷，同时，光纤端面的金属层可以屏蔽介质高反膜上的电荷。此系统旨在捕获单个~(138)Ba~+离子，并实现光纤腔与~(138)Ba~+离子493 nm荧光的耦合。为了有效地收集荧光光子，我们对整个系统进行理论分析，以实现各个部分的最佳耦合。光纤的腔长被设计为250μm，优化后的耦合参数为(g,κ, γ)/2π=(55, 105, 20) MHz。我们还通过分析振动、离子阱性能和热稳定性来提高系统的稳定性和可靠性。系统的核心部分是由热膨胀系数相近的材料构成，以提高热稳定性。系统还使用弹簧连接真空腔体，用于隔绝腔体内外的振动。我们从理论上分析制造该耦合系统的难点，并实验验证了部分关键技术。整个系统有望被扩展成一个复杂的量子网络，以实现量子计算和量子通信。
【关键词】离子阱 量子网络 光纤腔 量子信息 量子光学
【基金】supported by the National Natural Science Foundation of China (11821404, 11804330);; the Key Research Program of Frontier Sciences,CAS (QYZDY-SSW-SLH003);; the Science Foundation of the CAS (ZDRW-XH2019-1);; the Fundamental Research Funds for the Central Universities(WK2470000026, WK2470000027, WK2470000028,WK2470000038);; the Anhui Initiative in Quantum Information Technologies (AHY020100);; the National Program for Support of Topnotch Young Professionals(BB2470000005)
【所属期刊栏目】中国科学技术大学学报
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