論文の概要: Photon Conversion and Interaction on Chip

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.00275v1
• Date: Sat, 1 May 2021 14:56:55 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 21:40:22.995988
• Title: Photon Conversion and Interaction on Chip
• Title（参考訳）: チップの光子変換と相互作用
• Authors: Jia-Yang Chen, Zhan Li, Zhaohui Ma, Chao Tang, Heng Fan, Yong Meng Sua, and Yu-Ping Huang
• Abstract要約: チップ上での超効率な総周波発生を実証する。 外部量子効率は$(65pm3)%$に到達し、$(104pm4)$$mu$Wポンプパワーのみとなる。 1つのポンプ光子によって生成される変換確率を10〜5ドルと直接測定し、記録を100回破る。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.809303792951997
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The conversion and interaction between quantum signals at a single-photon level are essential for scalable quantum photonic information technology. Using a fully-optimized, periodically-poled lithium niobate microring, we demonstrate ultra-efficient sum-frequency generation on chip. The external quantum efficiency reaches $(65\pm3)\%$ with only $(104\pm4)$ $\mu$W pump power, improving the state-of-the-art by over one order of magnitude. At the peak conversion, $3\times10^{-5}$ noise photon is created during the cavity lifetime, which meets the requirement of quantum applications using single-photon pulses. Using pump and signal in single-photon coherent states, we directly measure the conversion probability produced by a single pump photon to be $10^{-5}$ -- breaking the record by 100 times -- and the photon-photon coupling strength to be 9.1 MHz. Our results mark a new milestone toward quantum nonlinear optics at the ultimate single photon limit, creating new background in highly integrated photonics and quantum optical computing.
• Abstract（参考訳）: 単一光子レベルの量子信号間の変換と相互作用は、スケーラブルな量子フォトニック情報技術に不可欠である。 ニオブ酸リチウムを完全最適化したマイクロリングを用いて,チップ上での超高効率サム周波数生成を実証する。 外部量子効率は$(65\pm3)\%$に到達し、$(104\pm4)$$\mu$Wポンプの出力は1桁以上改善される。 ピーク変換では、キャビティ寿命中に3\times10^{-5}$ノイズフォトンが生成され、単一光子パルスを用いた量子応用の要件を満たす。 単光子コヒーレント状態のポンプと信号を用いて、1つのポンプ光子が生成する変換確率を10^{-5}$ -- で、記録を100倍破る -- を直接測定し、光子-光子結合強度は9.1MHzとなる。 この結果は、量子非線形光学の新しいマイルストーンを究極の単一光子限界で達成し、高度に集積されたフォトニクスと量子光学コンピューティングの新しい背景を生み出した。

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