纳米光子器件中机电稳定发射极的量子干扰

Photon-mediated  coupling  between  distant  matter  qubits  may  enable  secure  communication  over  long  distances,  the  implementation  of  distributed  quantum  computing  schemes,  and  the  exploration  of  new  regimes  of  many-body  quantum  dynamics.  Solid-state  quantum  emitters  coupled  to  nanophotonic  devices  represent  a  promising  approach  towards  these  goals,  as  they  combine  strong  lightmatter  interaction  and  high  photon  collection  efficiencies.  However,  nanostructured  environments  introduce  mismatch  and  diffusion  in  optical  transition  frequencies  of  emitters,  making  reliable  photonmediated  entanglement  generation  infeasible.  Here  we  address  this  long-standing  challenge  by  employing  silicon-vacancy  color  centers  embedded  in  electromechanically  deflectable  nanophotonic  waveguides.  This  electromechanical  strain  control  enables  control  and  stabilization  of  optical  resonance  between  two  silicon-vacancy  centers  on  the  hour  timescale.  Using  this  platform,  we  observe  the  signature  of  an  entangled,  superradiant  state  arising  from  quantum  interference  between  two  spatially  separated  emitters  in  a  waveguide.  This  demonstration  and  the  developed  platform  constitute  a  crucial  step  towards  a  scalable  quantum  network  with  solid-state  quantum  emitters.

远距离物质量子位之间的光子介导的耦合可以实现长距离的安全通信，分布式量子计算方案的实现以及对多体量子动力学新机制的探索。与纳米光子器件耦合的固态量子发射器代表了实现这些目标的一种有前途的方法，因为它们结合了强大的光物质相互作用和高光子收集效率。然而，纳米结构环境在发射器的光跃迁频率中引入失配和扩散，使得可靠的光子介导的纠缠产生不可行。在这里，我们通过采用嵌入在机电可偏转的纳米光子波导中的硅空位色心来解决这一长期挑战。这种机电应变控制能够在小时时间尺度上控制和稳定两个硅空位中心之间的光学共振。使用该平台，我们观察到了波导中两个空间分离的发射器之间的量子干扰引起的纠缠，超辐射状态的特征。该演示和开发的平台构成了向具有固态量子发射器的可扩展量子网络迈出的关键一步。

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