集積オプトメカニカル単一光子周波数シフター

単一光子を操作する能力は、基礎量子光学の研究や量子通信の実用的な実装を行う上で極めて重要である。空間的自由度、時間的自由度、スピン角運動量自由度、軌道角運動量自由度の制御では大きな進展が得られているが、これまで単一光子の周波数領域制御は非線形光学効果に依存しているため、雑音光子、狭い帯域幅、光学フィルタリングの必要性などの障害に直面している。今回我々は、効率が1に近い集積オプトメカニカル単一光子周波数シフターを初めて実証している。通信波長において最大で150 GHzの周波数シフトが、測定可能な付加雑音を生じることなく実現され、色が異なる光子対の量子干渉を通して、量子コヒーレンスが保持されることが確かめられた。この単一光子周波数シフターは、量子通信の通信路容量を増やし、量子システム間の周波数ミスマッチを補償するのに極めて有用であると思われ、ハイブリッド量子ネットワークへの道を開く。