論文の概要: Efficient single-photon pair generation by spontaneous parametric
down-conversion in nonlinear plasmonic metasurfaces
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2111.09753v1
- Date: Thu, 18 Nov 2021 15:31:38 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-07 12:37:48.816432
- Title: Efficient single-photon pair generation by spontaneous parametric
down-conversion in nonlinear plasmonic metasurfaces
- Title（参考訳）: 非線形プラズモニックメタサーフェスにおける自発的パラメトリックダウンコンバージョンによる高効率単光子対生成
- Authors: Boyuan Jin, Dhananjay Mishra, and Christos Argyropoulos
- Abstract要約: 自発パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)は、絡み合いと相関した単光子対を生成するための最も多目的な非線形光学技術の一つである。
本稿では,銀ナノストリップとバルクリチウムニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶を併用したプラズモニックな準曲面設計を提案し,新しいスケーラブルで超薄,効率的なSPDC光源を実現する。
- 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: Spontaneous parametric down-conversion (SPDC) is one of the most versatile
nonlinear optical techniques for the generation of entangled and correlated
single-photon pairs. However, it suffers from very poor efficiency leading to
extremely weak photon generation rates. Here we propose a plasmonic metasurface
design based on silver nanostripes combined with a bulk lithium niobate
(LiNbO3) crystal to realize a new scalable, ultrathin, and efficient SPDC
source. By coinciding fundamental and higher order resonances of the
metasurface with the generated signal and idler frequencies, respectively, the
electric field in the nonlinear media is significantly boosted. This leads to a
substantially enhancement in the SPDC process which, subsequently, by using the
quantum-classical correspondence principle, translates to very high photon-pair
generation rates. The emitted radiation is highly directional and perpendicular
to the metasurface on the contrary to relevant dielectric structures. The
incorporation of circular polarized excitation further increases the
photon-pair generation efficiency. The presented work will lead to the design
of new efficient ultrathin SPDC single-photon nanophotonic sources working at
room temperature that are expected to be critical components in free-space
quantum optical communications. In a more general context, our findings can
find various applications in the emerging field of quantum plasmonics.
- Abstract（参考訳）: 自発パラメトリックダウン変換(SPDC)は、絡み合った相関した単光子対を生成するための最も多目的な非線形光学技術の一つである。
しかし、非常に効率が悪く、光子発生率が非常に低くなる。
本稿では,銀ナノストライプとバルクニオブ酸リチウム(linbo3)結晶を組み合わせたプラズモニックメタサーフェス設計を提案し,スケーラブルで超薄型,効率的なspd源を実現する。
生成した信号およびアイドラー周波数とメタサーフェスの基本及び高次共鳴を融合させることにより、非線形媒質中の電界が著しく増大する。
これによりSPDCプロセスが大幅に向上し、量子古典的対応原理を用いることで非常に高い光子対生成率が得られる。
放出された放射は、関連する誘電体構造とは反対のメタサーフェスに対して高度に方向的かつ垂直である。
円偏光励起の導入により光子対生成効率はさらに向上する。
提案した研究は、自由空間量子光学通信において重要なコンポーネントであると思われる室温で作業する超高効率SPDC単光子ナノフォトニクス源の設計につながる。
より一般的な文脈で、我々の発見は量子プラズモンの出現する分野における様々な応用を見出すことができる。
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