Photons & Phonons: A room-temperature diamond quantum memory
Notice bibliographique
Résumé
This thesis presents demonstrations of the storage and manipulation of single photons in \na room-temperature diamond quantum memory using a Raman memory protocol. We \nreport on results from four experiments. \n \nIn the first we demonstrate single photon storage and, upon retrieval, verify the quantum \nnature of the light with a Hanbury Brown Twiss measurement of g^(2)(0) = 0.65±0.07. \nA measurement of g^(2)(0) < 1 is indicative of quantum light. This is the first demonstration \nof single photon storage where the bandwidth of the stored light is greater than 1 THz. The \ndiamond memory stores light for over 13 times the duration of the input wavepacket. In \nthe second experiment, we report the storage and retrieval of polarization-encoded qubits \nand demonstrate qubit storage above a classical bound. We also verify that entanglement \nbetween the input photon and an auxiliary persists through storage and retrieval. \nWe then turn to additional uses of a Raman quantum memory. We demonstrate that \na photon stored in the diamond memory can, upon retrieval, have its frequency and bandwidth \nconverted. We report frequency conversion over a range of 4.2 times the bandwidth of \nthe input photon (4.1 nm, 2.3 THz), and bandwidth modulation between 0.5 to 1.9 times \nthe bandwidth of the input. We verify that the output light from storage and spectral \nmanipulation is still non-classical in nature. \n \nFinally, we demonstrate both single- and two-photon quantum interference mediated \nby the diamond memory, where the memory acts as a beamsplitter between photon and \noptical phonon modes in the diamond lattice. In a first experiment, a single photon is split \ninto two time-bins. The first time-bin is stored in the memory, then recalled and made to \ninterfere with the second time-bin producing fringes. In a second experiment, a photon \nfrom a weak coherent state is stored in the memory and, upon retrieval, undergoes Hong- \nOu-Mandel interference with a second photon. We measure Hong-Ou-Mandel interference \nwith a visibility of 59% giving a signature of non-classical interference (> 50%). \nThis collection of experiments establishes the diamond memory as a prime candidate for \ncertain quantum communication and processing applications. These results demonstrate \nthe potential for the diamond memory to be an integrated platform for photon storage, \nspectral conversion, and information processing.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».