近日，美国普林斯顿大学机电工程系的迪博(Dibos)等人进行了通信波段单光子的原子来源的相关研究。量子网络是许多量子技术的重要组成部分，包括量子密码术、模块化量子计算和量子增强计量学。单原子和类原子缺陷已经被用来证明量子网络的各种关键任务，包括自旋光子纠缠、远程原子自旋的纠缠以及光子之间的确定性相互作用。最终，纠缠的长距离分布是通过发送原子发射的光子在光纤传输来实现的。固体中的单原子和类原子缺陷是量子网络中理想的量子光源以及存储器。然而，大多数原子跃迁是位于电磁光谱的紫外与可见部分，其在光纤中的传播损耗是非常大的。在这里，迪博等人第一次观察到在固态主体中从单个的Er3+离子中单个光子的发射，其在1.5μm的光跃迁是在电信带宽中，从而允许在光纤中的低损耗传播。这是通过将Er3+离子与硅纳米光子结构结合而实现的，这就导致光子发射速率提高了超过650倍。几十个不同的离子可以在单个器件中被寻址，并且磁场中的线的分裂也证实了光学跃迁被耦合到Er3+离子的电子自旋上。这些结果是基于可调节的硅纳米光子体系结构的，这对于实现光子的远程量子网络和确定性量子逻辑来说是重要的一步。

图1 制造设备的示意图。

图2 实验系统的示意图。

原文链接： https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.120.243601

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