Broadband multiresonator quantum memory-interface

Abstract

In this paper we experimentally demonstrated a broadband scheme of the multiresonator quantum memory-interface. The microwave photonic scheme consists of the system of mini-resonators strongly interacting with a common broadband resonator coupled with the external waveguide. We have implemented the impedance matched quantum storage in this scheme via controllable tuning of the mini-resonator frequencies and coupling of the common resonator with the external waveguide. Proof-of-principal experiment has been demonstrated for broadband microwave pulses when the quantum efficiency of 16.3% was achieved at room temperature. By using the obtained experimental spectroscopic data, the dynamics of the signal retrieval has been simulated and promising results were found for high-Q mini-resonators in microwave and optical frequency ranges. The results pave the way for the experimental implementation of broadband quantum memory-interface with quite high efficiency η > 0.99 on the basis of modern technologies, including optical quantum memory at room temperature.

Spectral-Topological Superefficient Quantum Memory

“…In this work, based on the multiresonator QM 18,19 , we show that a system of a small number of resonant absorbers (quantum dots, artificial atoms, miniresonators etc.) makes it possible to implement the super-high spectral quantum efficiency and fidelity (QEF) larger than 99.9% in the working frequency band.…”

Спектрально Улучшенная Квантовая Память На Контролируемой Частотной Гребенке

“…Исходная идея рассматриваемой схемы опирается на подход к КП, основанный на технике фотонного эха [16][17][18] в варианте, использующем резонансные атомы с периодической спектральной структурой неоднородного уширения линии поглощения, который известен как AFC-протокол [19], а также на реализации данного подхода в оптимальном резонаторе [20,21]. В отличие от [19] в изучаемых нами МР схемах вместо атомной системы используется система из микрорезонаторов, связанных с общим волноводом [9,10] резонатором [11], что открывает возможность создания широкополосного высокоэффективного интерфейса на конечном числе резонаторов. Каждый блок рассматриваемой схемы КП на контролируемой частотной гребенке (сontrollable frequency сomb -CFC), изображенный на рис.…”

“…Появление высокодобротных резонаторов [7] и их интеграция в МР структуры [8] делает их интересными для использования в схемах оптической и микроволновой квантовой памяти (КП) [9][10][11], в которых резонаторы могут иметь разные частоты. Такие схемы демонстрируют возможность значительного увеличения рабочего спектрального диапазона КП, а высокая добротность резонаторов позволяет значительно усиливать постоянные связи как между соседними резонаторами, так и с находящимися в резонаторах атомными системами.…”

Programmable quantum motherboard for logical qubits

“…Multresonator system with atoms and controlled coupling between resonators seems useful as efficient tool for entanglement generators, quantum memory, interface [21,26] and it can also be applicable for construction photon-photon multi-qubit gates [31,32]. In this work, we show that combining the system of high-Q resonators with atoms (quantum dots, NV-centers or long-lived spin systems) situated in these resonators could be a realible approach to obtain full-fledged quantum platform for quantum computation with different type of logical qubits.…”