論文の概要: Integrated Quantum Optical Phase Sensor
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2212.09717v1
- Date: Mon, 19 Dec 2022 18:46:33 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-09 08:36:46.906136
- Title: Integrated Quantum Optical Phase Sensor
- Title（参考訳）: 集積型量子光位相センサ
- Authors: Hubert S. Stokowski, Timothy P. McKenna, Taewon Park, Alexander Y.
Hwang, Devin J. Dean, Oguz Tolga Celik, Vahid Ansari, Martin M. Fejer, Amir
H. Safavi-Naeini
- Abstract要約: ニオブ酸リチウム薄膜で作製したフォトニック集積回路について述べる。
我々は2階非線形性を用いてポンプ光と同じ周波数で圧縮状態を生成し、回路制御と電気光学によるセンシングを実現する。
このようなチップ上のフォトニクスシステムは、低消費電力で動作し、必要なすべての機能を1つのダイに統合することで、量子光学センサーの新たな機会が開けることを期待している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 48.7576911714538
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The quantum noise of light fundamentally limits optical phase sensors. A
semiclassical picture attributes this noise to the random arrival time of
photons from a coherent light source such as a laser. An engineered source of
squeezed states suppresses this noise and allows sensitivity beyond the
standard quantum limit (SQL) for phase detection. Advanced gravitational wave
detectors like LIGO have already incorporated such sources, and nascent efforts
in realizing quantum biological measurements have provided glimpses into new
capabilities emerging in quantum measurement. We need ways to engineer and use
quantum light within deployable quantum sensors that operate outside the
confines of a lab environment. Here we present a photonic integrated circuit
fabricated in thin-film lithium niobate that provides a path to meet these
requirements. We use the second-order nonlinearity to produce a squeezed state
at the same frequency as the pump light and realize circuit control and sensing
with electro-optics. Using a 26.2 milliwatts of optical power, we measure (2.7
$\pm$ 0.2 )$\%$ squeezing and apply it to increase the signal-to-noise ratio of
phase measurement. We anticipate that on-chip photonic systems like this, which
operate with low power and integrate all of the needed functionality on a
single die, will open new opportunities for quantum optical sensing.
- Abstract（参考訳）: 光の量子ノイズは基本的に光位相センサーを制限する。
半古典的な画像は、このノイズをレーザーのようなコヒーレント光源からの光子のランダムな到着時間とみなす。
圧縮状態の工学的源は、このノイズを抑制し、位相検出のための標準量子限界(sql)を超える感度を許容する。
LIGOのような先進的な重力波検出器はすでにそのような源を組み込んでおり、量子生物学的測定の実現に向けた初期の取り組みは、量子測定で現れる新しい能力を垣間見ることができる。
実験環境の外部で動作するデプロイ可能な量子センサー内で量子光を設計、利用する方法が必要です。
本稿では,ニオブ酸リチウム薄膜で作製したフォトニック集積回路について述べる。
2次非線形性を用いてポンプ光と同じ周波数のスクイーズ状態を生成し、回路制御と電気光学によるセンシングを実現する。
26.2ミリワットの光学電力を用いて(2.7$\pm$ 0.2 )$\%$ squeezingを計測し、位相測定の信号対雑音比を高めるために適用する。
このようなオンチップフォトニックシステムは、低消費電力で動作し、必要な全ての機能を1つのダイスに統合することで、量子光学センシングの新たな機会を開くと予測している。
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