Quantum interfaces based on single photons from parametric down-conversion

Abstract

In this thesis we present a series of experiments for interfacing different quantum systems using heralded photons generated by spontaneous parametric down-conversion (SPDC).We explored the composite functioning of SPDC with quantum frequency conversion (QFC) and a single trapped 40Ca+ ion. While trapped ions are a paradigmatic platform for information processing and storage, frequency conversion of photons into telecommunication band expands the possibilities of these systems for long-haul quantum communication, representing altogether a set of powerful tools for the implementation of an atom-photon quantum network.

In dieser Arbeit wird eine Reihe von Experimenten zurKopplung verschiedener Quantensysteme vorgestellt. Es wird die Kombination von angekündigten Einzelphotonen, welche durch spontane parametrische Abwärtskonversion (SPDC) hergestellt werden, mit Quanten-Frequenzkonvertern (QFC) und einzelnen 40Ca+ Ionen untersucht. Während gefangene Ionen eine etablierte Plattform zur Speicherung und Verarbeitung von Informationen darstellen, eröffnet die Frequenzkonversion in das Telekommunikationsband die Möglichkeit, diese Systeme zur langreichweitigen Quantenkommunikation zu nutzen. Damit steht ein leistungsfähiges Werkzeug zur Implementierung eines Atom-Photon-basierten Quantennetzwerkes zur Verfügung.