A silicon‐organic hybrid platform for quantum microwave-to-optical transduction
A silicon‐organic hybrid platform for quantum microwave-to-optical transduction
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用于量子微波-光转换的硅-有机混合平台
DOI：
10.1088/2058-9565/ab7eed
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发表时间：
2020
影响因子：
6.7
通讯作者：
Safavi-Naeini, Amir H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Witmer, Jeremy D;McKenna, Timothy P;Arrangoiz-Arriola, Patricio;Van Laer, Raphaël;Alex Wollack, E;Lin, Francis;Jen, Alex K-Y;Luo, Jingdong;Safavi-Naeini, Amir H
低损耗光纤链路有可能将超导量子处理器长距离连接在一起，形成大规模量子网络。这些未来网络的一个关键组成部分是量子换能器，它可以将光子从微波频率相干地双向转换为光学频率。我们提出了一个基于硅-有机混合光子学的电光光子转换平台。我们的器件结合了高品质因数的微波和光学谐振器与电光聚合物包层，以执行从6.7 GHz到193 THz（1558 nm）的微波到光子的转换。该设备实现了590 Hz的电光耦合率在millikelvin稀释冰箱环境。我们使用的光外差测量技术，以证明单边带性质的转换与约10分贝的选择性。我们分析了我们的设备中杂散光的影响，并提出了可以减轻这种影响的方法。最后，我们提出了高阻抗螺旋谐振器的设计，以增加电光耦合的初步结果。
Low-loss fiber optic links have the potential to connect superconducting quantum processors together over long distances to form large scale quantum networks. A key component of these future networks is a quantum transducer that coherently and bidirectionally converts photons from microwave frequencies to optical frequencies. We present a platform for electro-optic photon conversion based on silicon‐organic hybrid photonics. Our device combines high quality factor microwave and optical resonators with an electro-optic polymer cladding to perform microwave-to-optical photon conversion from 6.7 GHz to 193 THz (1558 nm). The device achieves an electro-optic coupling rate of 590 Hz in a millikelvin dilution refrigerator environment. We use an optical heterodyne measurement technique to demonstrate the single-sideband nature of the conversion with a selectivity of approximately 10 dB. We analyze the effects of stray light in our device and suggest ways in which this can be mitigated. Finally, we present initial results on high-impedance spiral resonators designed to increase the electro-optic coupling.
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