可集成的自旋波固态量子存储

发布时间：2024-06-10 21:44

　　光量子存储器作为光与物质相互作用的界面,能够存储光量子比特,是克服长距离量子网络信道损耗的核心器件,在大尺度的量子网络构建中发挥着重要作用。对于可扩展和方便的实际应用,可集成的,尤其是片上的量子存储器是至关重要的。片上特性方便存储器与表面电极、可集成光子电路等相结合,实现彻底的集成化。实现量子存储器的物理系统众多,如单个原子、原子气体、稀土掺杂晶体等,已有众多建设性的工作。其中稀土掺杂晶体具备众多的优点,如大带宽,长寿命,高保真度,具备多模式潜力等。并且作为固态材料,它在实现可集成量子存储中具备天然优势。基于各种制造技术的可集成方案已在稀土掺杂晶体中得到了验证,如铌酸锂波导、掺铒光纤、聚焦离子束刻蚀、硅基光子晶体腔和飞秒加工等。飞秒加工因具备微米级的三维加工精度和对材料损伤较小的特点,十分适配于在稀土掺杂晶体中制备光学可集成结构。对于量子存储器而言,自旋波量子存储可以支持长寿命的按需读取,是实际应用中不可或缺的,但从未在可集成的固态器件中得到验证。本论文的研究目标是面向量子存储器的可集成化,最终实现可集成的自旋波量子存储器的演示。作者基于飞秒微加工技术,在稀土掺杂晶体上靠近晶体表面位置...

【文章页数】：108 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１飞秒激光微加工中相关物理过程的时间尺度

ｓ??Ａｖａｌａｎｃｈｅ?ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ??Ｔｈｅｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎ?Ｃａｒｒｉｅｒ－ｃａｒｒｉｅｒ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??ｉ—Ｃａｒｒｉｅｒ－ｐｈｏｎｏｎ?ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ??Ｔｈｅｒｍａｌ?ａｎｄ?Ｓｈｏｃｋ－ｗａｖｅ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ??ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ....

图２．２飞秒加工波导的分类

?第２章飞秒激光微加工波导???加热乃至熔化。若此时激光脉冲已经停止，则是抑制了电子－声子散射对辐照区??域外离子的影响，即辐照区域外的热扩散被抑制，大大提高了加工的精度［７２］。??由于衍射极限的存在，通过高倍物镜聚焦，飞秒激光加工的精度一般在百纳??米到微米量级，这足以适应光....

图２．３?Ｉ型波导与光纤对接示意图

?第２章飞秒激光微加工波导???导模模式匹配单模光纤模式，实现与光纤对接的，将系统集成进入基于光纤的光??子集成回路中。如图２．３所示，ｄｅＲｉｅｄｍａｔｔｅｎ教授团队实现了基于导模波长为６０６??ｎｍ的Ｉ型波导与光纤的对接［３３］。??图２．３?Ｉ型波导与光纤对接示意图。图片取....

图２．４由Ｉ型波导构建的光子集成回路

?第２章飞秒激光微加工波导???＼??ｒ—Ｔ—－＾：．??＼??－??图２．４由Ｉ型波导构建的光子集成回路。图片取自文献Ｗ。??ｒａ?…．—－ｔ?一＇—??Ｓｉｎｇｌｅ－ｓｃａｎ?Ｍｕｌｔｉ－ｓｃａｎ??Ｌａｓｅｒ－ｄａｍａｇｅｄ?ＳｐｊＤｔｓ??１?喜?ｓｐ〇ｕ?ｉ?＾＾ｓｉ｜....

本文编号：3991940