論文の概要: On-chip deterministic operation of quantum dots in dual-mode waveguides
for a plug-and-play single-photon source
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2001.10716v1
- Date: Wed, 29 Jan 2020 08:09:53 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-05 07:03:44.724464
- Title: On-chip deterministic operation of quantum dots in dual-mode waveguides
for a plug-and-play single-photon source
- Title（参考訳）: プラグアンドプレイ単一光子源用2モード導波路における量子ドットのオンチップ決定論的演算
- Authors: Ravitej Uppu (1), Hans T. Eriksen (1), Henri Thyrrestrup (1), Asl{\i}
D. U\u{g}urlu (1), Ying Wang (1), Sven Scholz (2), Andreas D. Wieck (2), Arne
Ludwig (2), Matthias C. L\"obl (3), Richard J. Warburton (3), Peter Lodahl
(1) and Leonardo Midolo (1)
- Abstract要約: コヒーレント単一光子の決定論的源は量子情報処理の可能な装置である。
導波路を介してQDを決定論的に励起できる新しいナノフォトニックデバイスを提案する。
高純度を同時に達成するコヒーレント単一光子源を実証する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A deterministic source of coherent single photons is an enabling device of
quantum-information processing for quantum simulators, and ultimately a
full-fledged quantum internet. Quantum dots (QDs) in nanophotonic structures
have been employed as excellent sources of single photons, and planar
waveguides are well suited for scaling up to multiple photons and emitters
exploring near-unity photon-emitter coupling and advanced active on-chip
functionalities. An ideal single-photon source requires suppressing noise and
decoherence, which notably has been demonstrated in electrically-contacted
heterostructures. It remains a challenge to implement deterministic resonant
excitation of the QD required for generating coherent single photons, since
residual light from the excitation laser should be suppressed without
compromising source efficiency and scalability. Here, we present the design and
realization of a novel planar nanophotonic device that enables deterministic
pulsed resonant excitation of QDs through the waveguide. Through nanostructure
engineering, the excitation light and collected photons are guided in two
orthogonal waveguide modes enabling deterministic operation. We demonstrate a
coherent single-photon source that simultaneously achieves high-purity
($g^{(2)}(0)$ = 0.020 $\pm$ 0.005), high-indistinguishability ($V$ = 96 $\pm$ 2
%), and $>$80 % coupling efficiency into the waveguide. The novel
`plug-and-play' coherent single-photon source could be operated unmanned for
several days and will find immediate applications, e.g., for constructing
heralded multi-photon entanglement sources for photonic quantum computing or
sensing.
- Abstract（参考訳）: コヒーレントな単一光子の決定論的源は量子シミュレータの量子情報処理を可能にする装置であり、最終的には完全な量子インターネットである。
ナノフォトニック構造中の量子ドット(QD)は単一光子の優れた源として使われており、平面導波路は複数の光子やエミッタまで拡大するのに適しており、近接均一光子-エミッタ結合と高度なアクティブオンチップ機能を持つ。
理想的な単一光子源はノイズとデコヒーレンスを抑制し、特に電気的に接触したヘテロ構造で実証されている。
光源効率とスケーラビリティを損なうことなく、励起レーザーからの残留光を抑制すべきであるため、コヒーレントな単一光子を生成するのに必要なQDの決定論的共鳴励起を実装することは依然として課題である。
本稿では、導波路を介してQDのパルス共振共振を決定論的に励起できる新しい平面型ナノフォトニックデバイスの設計と実現について述べる。
ナノ構造工学を通じて、励起光と収集光子は決定論的操作を可能にする2つの直交導波路モードに導かれる。
高純度(g^{(2)}(0)$ = 0.020$\pm$ 0.005)、高識別性(V$ = 96$\pm$ 2 %)、および導波路への結合効率(80%)を同時に達成するコヒーレントな単一光子源を実証する。
新規の 'plug-and-play' コヒーレントな単一光子源は数日間無人で動作可能であり、例えば、フォトニック量子コンピューティングやセンシングのための階層化された多光子エンタングルメント源を構築するためにすぐに応用される。
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