論文の概要: A bright and fast source of coherent single photons
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2007.12654v1
- Date: Fri, 24 Jul 2020 17:08:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-08 08:31:20.410512
- Title: A bright and fast source of coherent single photons
- Title（参考訳）: コヒーレント単一光子の明るく高速な光源
- Authors: Natasha Tomm, Alisa Javadi, Nadia O. Antoniadis, Daniel Najer,
Matthias C. L\"obl, Alexander R. Korsch, R\"udiger Schott, Sascha R.
Valentin, Andreas D. Wieck, Arne Ludwig, Richard J. Warburton
- Abstract要約: 単一光子源はデバイス非依存の量子通信において重要な技術である。
特に高効率な単一光子源について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 46.25143811066789
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: A single photon source is a key enabling technology in device-independent
quantum communication, quantum simulation for instance boson sampling, linear
optics-based and measurement-based quantum computing. These applications
involve many photons and therefore place stringent requirements on the
efficiency of single photon creation. The scaling on efficiency is an
exponential function of the number of photons. Schemes taking full advantage of
quantum superpositions also depend sensitively on the coherence of the photons,
i.e. their indistinguishability. It is therefore crucial to maintain the
coherence over long strings of photons. Here, we report a single photon source
with an especially high system efficiency: a photon is created on-demand at the
output of the final optical fibre with a probability of 57%. The coherence of
the photons is very high and is maintained over a stream consisting of
thousands of photons; the repetition rate is in the GHz regime. We break with
the established semiconductor paradigms, such as micropillars, photonic crystal
cavities and waveguides. Instead, we employ gated quantum dots in an open,
tunable microcavity. The gating ensures low-noise operation; the tunability
compensates for the lack of control in quantum dot position and emission
frequency; the output is very well-matched to a single-mode fibre. An increase
in efficiency over the state-of-the-art by more than a factor of two, as
reported here, will result in an enormous decrease in run-times, by a factor of
$10^{7}$ for 20 photons.
- Abstract（参考訳）: 単一光子源は、デバイス非依存の量子通信、例えばボソンサンプリング、線形光学系および測定に基づく量子コンピューティングにおける重要な技術である。
これらの応用は多くの光子を含み、したがって単一光子生成の効率に厳しい要件を課す。
効率のスケーリングは光子の数の指数関数である。
量子重ね合わせを最大限に活用するスキームも光子のコヒーレンス、すなわちその不明瞭さに敏感に依存する。
したがって、長い光子の列のコヒーレンスを維持することが重要である。
そこで,本論文では,光子を最終光ファイバーの出力で57%の確率でオンデマンドで生成する,特にシステム効率の高い単一光子源について報告する。
光子のコヒーレンスは非常に高く、何千もの光子からなるストリーム上で維持されている。
我々は、マイクロピラー、フォトニック結晶キャビティ、導波路などの確立した半導体パラダイムを破る。
代わりに、オープンで調整可能なマイクロキャビティにゲート付き量子ドットを用いる。
ゲーティングは低ノイズ動作を保証する;チューナビリティは量子ドットの位置と放出周波数における制御の欠如を補償する;出力はシングルモードのファイバーに非常によくマッチする。
ここで述べたように、最先端の効率を2倍以上に向上させると、20光子に対して10〜7ドルという、実行時間が大幅に低下する。
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