非共鳴散乱によるマイクロ波から光への高効率コヒーレント変換

量子信号をマイクロ波領域から光領域へと変換できる量子トランスデューサーは、量子情報技術向けの重要な光インターフェースである。マイクロ波から光へのコヒーレント変換は、さまざまな物理プラットフォームで実現されているが、それらは全て、量子複製不可能領域のしきい値である50％未満の低い効率に制限されている。今回我々は、リュードベリ原子と非共鳴散乱技術を用いたマイクロ波から光へのコヒーレント変換によって、82 ± 2％の効率と約1 MHzの帯域幅が得られたことを報告する。この高い変換効率は、数千個から約50個のマイクロ波光子について維持されており、今回の変換が単一光子レベルに容易に適用できることが示唆される。今回の結果によって、共振器や量子基底状態への強力な冷却を必要とせずに、量子技術において原子トランスデューサーの実用化が近づくと思われる。