Implementation of a Quantum Memory Protocol Based on the Revival of Silenced Echo in Orthogonal Geometry at the Telecommunication Wavelength

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

An optical quantum memory protocol has been implemented on the basis of the revival of silenced echo at the telecommunication wavelength for signal light fields with a small number of photons. To this end, a long-lived (>1 s) absorption line has been initialized and the orthogonal geometry of the propagation of the signal and rephasing fields has been chosen. An efficiency of revival of (17 ± 1)% has been reached for the orthogonal polarization components of a signal pulse at a storage time of 60 μs. The input pulse contains ~38 photons on average, the revived echo signal includes ~6 photons, and the signal-to-noise ratio is 1.3.

About the authors

M. M Minnegaliev

Kazan Quantum Center, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev, 420111, Kazan, Russia

Email: mansur@kazanqc.org

K. I Gerasimov

Kazan Quantum Center, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev, 420111, Kazan, Russia

Email: mansur@kazanqc.org

S. A Moiseev

Kazan Quantum Center, Kazan National Research Technical University named after A.N. Tupolev, 420111, Kazan, Russia

Author for correspondence.
Email: mansur@kazanqc.org

References

  1. K. Heshami, D.G. England, P.C. Humphreys, P. J. Bustard, V.M. Acosta, J. Nunn, and B. J. Sussman, J. Mod. Opt. 63, 2005 (2016).
  2. N. Sangouard, C. Simon, H. de Riedmatten, and N. Gisin, Rev. Mod. Phys. 83, 33 (2011).
  3. F. Bussi'eres, N. Sangouard, M. Afzelius, H.De Riedmatten, and W. Tittel, J. Mod. Opt. 60, 1519 (2013).
  4. T. Chaneli'ere, G. H'etet, and N. Sangouard, Advances in Atomic, Molecular and Optical Physics 67, 77 (2018).
  5. A. I. Lvovsky, B.C. Sanders, and W. Tittel, Nat. Photonics 3, 706 (2009).
  6. S.A. Moiseev and S. Kroll, Phys. Rev. Lett. 87, 173601 (2001).
  7. W. Tittel, M. Afzelius, T. Chaneli'ere, R. L. Cone, S. Kr¨oll, S.A. Moiseev, and M. Sellars, Laser Photonics Rev. 4, 244 (2009).
  8. V. Damon, M. Bonarota, A. Louchet-Chauvet, T. Chaneli'ere, and J.-L. Le Gou¨et, New J. Phys. 13, 093031 (2011).
  9. J. Ruggiero, J.-L. Le Gou¨et, C. Simon, and T. Chaneliere, Phys. Rev. A 79, 053851 (2009).
  10. H.Y. Carr and E.M. Purcell, Phys. Rev. 94, 630 (1954).
  11. M. Bonarota, J. Dajczgewand, A. Louchet-Chauvet, J.-L. Le Gou¨et, and T. Chaneli'ere, Laser Phys. 24, 094003 (2014).
  12. K. I. Gerasimov, M.M. Minnegaliev, S.A. Moiseev, R.V. Urmancheev, T. Chaneli'ere, and A. Louchet-Chauvet, Opt. Spectrosc. 123, 211 (2017).
  13. X.-X. Li, P. Zhou, Y.-H. Chen, and X. Zhang, arXiv:2203.03887v2 (2022).
  14. V. Ranjan, Y. Wen, A.K.V. Keyser, S.E. Kubatkin, A.V. Danilov, T. Lindstr¨om, P. Bertet, and S.E. de Graaf, Phys. Rev. Lett. 129, 180504 (2022).
  15. A. Arcangeli, A. Ferrier, and P. Goldner, Phys. Rev. A 93, 062303 (2016).
  16. M.M. Minnegaliev, K. I. Gerasimov, R.V. Urmancheev, A.M. Zheltikov, and S.A. Moiseev, Phys. Rev. B 103, 174110 (2021).
  17. S.A. Moiseev, M.M. Minnegaliev, E. S. Moiseev, K. I. Gerasimov, A.V. Pavlov, T.A. Rupasov, N.N. Skryabin, A.A. Kalinkin, and S.P. Kulik, Phys. Rev. A 107, 043708 (2023).
  18. C. Liu, Z.-Q. Zhou, T. Zhu, L. Zheng, M. Jin, X. Liu, P.-Y. Li, J. Huang, Y. Ma, T. Tu, T.-S. Yang, C.-F. Li, and G. Guo, Optica 7, 192 (2020).
  19. J. Dajczgewand, J.-L. Le Gou¨et, A. Louchet-Chauvet, and T. Chaneli'ere, Opt. Lett. 39, 2711 (2014).
  20. M.M. Minnegaliev, K. I. Gerasimov, T.N. Sabirov, R.V. Urmancheev, and S.A. Moiseev, JETP Lett. 115, 720 (2022).
  21. F. De Seze, F. Dahes, V. Crozatier, I. Lorger'e, F. Bretenaker, and J. L. Le Gou¨et, Eur. Phys. J. D 33, 343 (2005).
  22. F. K¨onz, Y. Sun, W. Thiel, L. Cone, W. Equall, L. Hutcheson, and M. Macfarlane, Phys. Rev. B Condens. Matter Mater. Phys. 68, 1 (2003).
  23. M. Ranˇci'c, M. P. Hedges, R. L. Ahlefeldt, and M. J. Sellars, Nat. Phys. 14, 50 (2017).
  24. J. S. Stuart, M. Hedges, R. Ahlefeldt, and M. Sellars, Phys. Rev. Res. 3, L032054 (2021).
  25. S. Yasui, M. Hiraishi, A. Ishizawa, H. Omi, T. Inaba, X. Xu, R. Kaji, S. Adachi, and T. Tawara, Optics Continuum 1, 1896 (2022).
  26. W.B. Mims, Phys. Rev. 168, 370 (1968).
  27. N. Sangouard, C. Simon, M. Afzelius, and N. Gisin, Phys. Rev. A 75, 032327 (2007).
  28. T.-X. Zhu, C. Liu, M. Jin, M.-X. Su, Y.-P. Liu,W.-J. Li, Y. Ye, Z.-Q. Zhou, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Phys. Rev. Lett. 128, 180501 (2022).
  29. B. I. Bantysh, K.G. Katamadze, Y. I. Bogdanov, and K. I. Gerasimov, JETP Lett. 116, 29 (2022).
  30. Y.-Z. Ma, M. Jin, D.-L. Chen, Z.-Q. Zhou, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Nat. Commun. 12, 4378 (2021).
  31. G. Heinze, C. Hubrich, and T. Halfmann, Phys. Rev. Lett. 111, 033601 (2013).
  32. Y. Ma, Y.-Z. Ma, Z.-Q. Zhou, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Nat. Commun. 12, 2381 (2021).
  33. Moiseev S.A., Skrebnev V.A. Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. 2015. Т. 48. № 13. С. 135503.
  34. M. Ranˇci'c, High resolution spectroscopy of erbium solids. PhD thesis, Australian National University, Canberra (2018); doi: 10.25911/5d67b2f1ee8f3.
  35. A.M. Dibos, M. Raha, C.M. Phenicie, and J.D. Thompson, Phys. Rev. Lett. 120, 243601 (2018).
  36. S. Chen, M. Raha, C.M. Phenicie, S. Ourari, and J.D. Thompson, Science 370, 592 (2020).
  37. D. Liu, P.-Y. Li, T. Zhu, L. Zheng, J. Huang, Z.-Q. Zhou, C.-F. Li, and G.-C. Guo, Phys. Rev. Lett. 129, 210501 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Российская академия наук

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».