Modeling an efficient singlet-triplet-spin-qubit-to-photon interface assisted by a photonic crystal cavity

量子位元 光子 单重态 接口(物质) 光子晶体 物理 自旋(空气动力学) Crystal(编程语言) 光电子学 量子力学 量子 激发态 计算机科学 分子 吉布斯等温线 程序设计语言 热力学
作者
Kui Wu,Sebastian Kindel,Thomas Descamps,Tobias Hangleiter,Jan Christoph Müller,Rebecca Rodrigo,Florian Merget,Beata Kardynał,Hendrik Bluhm,Jeremy Witzens
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:21 (5) 被引量:1
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.21.054052
摘要

Efficient interconnection between distant semiconductor spin qubits with the help of photonic qubits offers exciting new prospects for future quantum communication applications. In this paper, we optimize the extraction efficiency of a novel interface between a singlet-triplet-spin-qubit and a photonic-qubit. The interface is based on a 220-nm-thick $\mathrm{Ga}\mathrm{As}/(\mathrm{Al},\mathrm{Ga})\mathrm{As}$ heterostructure membrane and consists of a gate-defined double quantum dot (GDQD) supporting a singlet-triplet qubit, an optically active quantum dot (OAQD) consisting of a gate-defined exciton trap, a photonic crystal cavity providing in-plane optical confinement, efficient outcoupling to an ideal free-space Gaussian beam while accommodating the gate wiring of the GDQD and OAQD, and a bottom gold reflector to recycle photons and increase the optical extraction efficiency. All the essential components can be lithographically defined and deterministically fabricated on the $\mathrm{Ga}\mathrm{As}/(\mathrm{Al},\mathrm{Ga})\mathrm{As}$ heterostructure membrane, which greatly increases the scalability of on-chip integration. According to our simulations, the interface provides an overall coupling efficiency of 28.7% into a free-space Gaussian beam, assuming a ${\mathrm{Si}\mathrm{O}}_{2}$ interlayer fills the space between the reflector and the membrane. The performance can be further increased by undercutting this ${\mathrm{Si}\mathrm{O}}_{2}$ interlayer below the photonic crystal. In this case, the overall efficiency is calculated to be 48.5%.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
冷酷的松思完成签到,获得积分10
1秒前
糕糕完成签到 ,获得积分10
1秒前
龙龍泷发布了新的文献求助10
1秒前
汤哈哈哈哈完成签到,获得积分10
2秒前
霸气咖啡豆完成签到,获得积分10
3秒前
3秒前
97完成签到,获得积分10
3秒前
seankang发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
NexusExplorer应助英勇的绮烟采纳,获得10
4秒前
4秒前
呆萌的xue完成签到,获得积分10
5秒前
killer完成签到,获得积分10
5秒前
田様应助噜啦啦采纳,获得10
5秒前
5秒前
ruirui_love发布了新的文献求助10
5秒前
舒适静丹完成签到,获得积分10
5秒前
Wcy发布了新的文献求助10
6秒前
ljx发布了新的文献求助10
6秒前
nail发布了新的文献求助10
6秒前
赘婿应助flylmy2008采纳,获得10
6秒前
NexusExplorer应助朝伟呵采纳,获得30
6秒前
6秒前
慕青应助怡然平萱采纳,获得10
7秒前
8秒前
堇妗完成签到,获得积分10
8秒前
爱撒娇的飞烟完成签到 ,获得积分10
10秒前
四氟乙烯完成签到,获得积分10
10秒前
11秒前
11秒前
zeng完成签到,获得积分20
11秒前
11秒前
朝朝不归日完成签到,获得积分20
12秒前
12秒前
13秒前
congcong完成签到,获得积分10
13秒前
稳重盼夏发布了新的文献求助10
13秒前
张依蓓发布了新的文献求助10
13秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1561
Specialist Periodical Reports - Organometallic Chemistry Organometallic Chemistry: Volume 46 1000
Current Trends in Drug Discovery, Development and Delivery (CTD4-2022) 800
Foregrounding Marking Shift in Sundanese Written Narrative Segments 600
Holistic Discourse Analysis 600
Beyond the sentence: discourse and sentential form / edited by Jessica R. Wirth 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5525344
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4615587
关于积分的说明 14549232
捐赠科研通 4553605
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2495428
邀请新用户注册赠送积分活动 1475975
关于科研通互助平台的介绍 1447716