釜山国立大学と蔚山科学技術院（UNIST）の研究者たちは、物理的に異なる非同期の量子光源である温かいセシウム原子蒸気アンサンブルと半導体量子ドット（QD）の間で、直接的な2光子干渉を実証しました。この画期的な成果は、Light: Science & Applications誌に掲載され、アクティブなスペクトルまたは時間的変更に依存することなく、異なる量子ハードウェアプラットフォーム間で光子の識別不可能性を達成し、ハイブリッド量子ネットワークアーキテクチャの重要な構成要素を確立しました。
実験セットアップでは、自己組織化されたインジウム・ヒ素化ガリウム・ヒ素（InAs/GaAs）量子ドットと温かいセシウム（Cs）蒸気セルをペアにし、単一光子生成と量子メモリストレージのトレードオフをバランスさせています。量子ドットは高レートでオンデマンドな単一光子放出に優れていますが、ネイティブな長期間ストレージ機能が不足しています。逆に、温かい原子蒸気セルは自然な周波数標準と効率的な量子ストレージチャネルを提供します。量子ドットを12.5 Kまで冷却することで、チームはそれらの放出を917.48 nmにスペクトル調整し、連続波励起されたセシウム原子から放出される917 nmの予告信号光子と一致させ、2つの独立したエミッター間で0.88のスペクトルオーバーラップを達成しました。
光子の識別不可能性を検証するため、共同チームはHong–Ou–Mandel（HOM）効果による2光子干渉を測定し、別々の光源からの2つの光子がビームスプリッターに入り、同じ出力モードに集まることを観察しました。検出器のタイミング分解能を考慮した後、セットアップは連続波励起下で0.65±0.14の干渉可視性を示しました。これは、外部光学フィルタリング、周波数変換、または挿入損失を増加させる時間的整形ステージを導入することなく、独立した原子アンサンブルと固体量子ドットの間で達成された最初の直接的な2光子干渉ベンチマークです。
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