Multiresonator quantum memory

Abstract

In this paper we present universal broadband multi-resonator quantum memory (MR-QM) based on the spatial-frequency combs of the microresonators coupled with a common waveguide. Here we found new Bragg-type impedance matching condition for the coupling of the microresonators with a waveguide field which provides an efficient broadband quantum storage. The obtained analytical solution for the microresonator fields enables sustainable parametric control of all the memory characteristics.

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.…”

“…Изученная схема КП может быть реализована как в оптическом, так и в микроволновом диапазоне на основе существующих технологий [6,7,10] и представляет большой интерес для создания практически значимого многокубитового квантового интерфейса и КП для универсального квантового компьютера. Примечательным свойством такой КП оптического диапазона является возможность ее непосредственного использования при комнатной температуре в силу большой энергии оптического кванта.…”

“…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.…”

Superefficient long-lived multiresonator quantum memory

“…The system of high-quality miniresonators provides an optimal condition for sufficiently strong interaction of the broadband signal field with electron spin ensembles. Herein, the multiresonator (MR) scheme 19 playing the role of a broadband QI for an effective reversible transfer of a signal from an external waveguide to the system of electron spins which acts as long-lived carrier of quantum information.…”

Spectrally Improved Controllable Frequency Comb Quantum Memory

“…The considerable improvement of high-Q resonators [10][11][12][13][14] and their integration into multiresonator structures [15] makes them interesting for use in optical and microwave quantum memory (QM) circuits [16][17][18] in which resonators can have a specified periodic frequencies. Such schemes demonstrate the possibility of a significant increase in the operating spectral range of the QM and high quality of the resonators makes it possible to considerable enhance the constant coupling both between neighboring high-Q resonators and light-atoms interaction in the resonators.…”