論文の概要: A reconfigurable silicon photonics chip for the generation of frequency
bin entangled qudits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2301.08475v1
- Date: Fri, 20 Jan 2023 09:10:03 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-23 13:28:32.523413
- Title: A reconfigurable silicon photonics chip for the generation of frequency
bin entangled qudits
- Title（参考訳）: 周波数ビン絡み込みquditの生成のための再構成可能なシリコンフォトニクスチップ
- Authors: Massimo Borghi, Noemi Tagliavacche, Federico Andrea Sabattoli,
Houssein El Dirani, Laurene Youssef, Camille Petit-Etienne, Erwine Pargon,
J.E. Sipe, Marco Liscidini, Corrado Sciancalepore, Matteo Galli and Daniele
Bajoni
- Abstract要約: 集積リング共振器における量子光学マイクロコムは、多くのスペクトルモード上で絡み合った光子対を生成する。
有望な戦略は複数の共振器を使用することであり、それぞれが自発4波混合により特定の周波数ビンに光子対を生成する。
本稿では,周波数ビンの絡み合った量子ビットを生成するためのプログラム可能なシリコンフォトニクス装置について述べる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum optical microcombs in integrated ring resonators generate entangled
photon pairs over many spectral modes, and allow the preparation of high
dimensional qudit states. Ideally, those sources should be programmable and
have a high generation rate, with comb lines tightly spaced for the
implementation of efficient qudit gates based on electro-optic frequency
mixing. While these requirements cannot all be satisfied by a single resonator
device, for which there is a trade-off between high generation rate and tight
bin spacing, a promising strategy is the use of multiple resonators, each
generating photon pairs in specific frequency bins via spontaneous four-wave
mixing. Based on this approach we present a programmable silicon photonics
device for the generation of frequency bin entangled qudits, in which bin
spacing, qudit dimension, and bipartite quantum state can be reconfigured
on-chip. Using resonators with a radius of 22 microns, we achieve a high
brightness (MHz/(mW)^2) per comb line with a bin spacing of 15 GHz, and
fidelities above 85% with maximally entangled Bell states up to a Hilbert space
dimension of sixteen. By individually addressing each spectral mode, we realize
states that can not be generated on-chip using a single resonator. We measure
the correlation matrices of maximally entangled two-qubit and two-qutrit states
on a set of mutually unbiased bases, finding fidelities exceeding 98%, and
indicating that the source can find application in high-dimensional secure
communication protocols.
- Abstract（参考訳）: 集積リング共振器における量子光学マイクロコムは、多くのスペクトルモードで絡み合った光子対を生成し、高次元のキュディ状態を作ることができる。
理想的には、これらのソースはプログラム可能で、高い生成率を持ち、電子-光学周波数混合に基づく効率的なクディットゲートの実装のために、コーム線が密に間隔を置きます。
これらの要求は、高生成率とタイトなビン間隔のトレードオフがある単一共振器装置では満たせないが、有望な戦略は複数の共振器を使用することであり、それぞれが自発4波混合により特定の周波数ビンに光子対を生成することである。
このアプローチに基づき、周波数ビン絡み込みquditを生成するためのプログラム可能なシリコンフォトニクスデバイスを示し、このデバイスでは、ビン間隔、qudit次元、および2成分量子状態がチップ上で再構成できる。
22ミクロン半径の共振器を用い、15GHzのビン間隔を持つコーム線当たりの高輝度(MHz/(mW)^2)を実現し、最大絡み合うベル状態の85%以上の忠実度をヒルベルト空間次元16まで達成した。
各スペクトルモードを個別に処理することにより、単一共振器を用いてオンチップで生成できない状態を実現する。
本研究では,最大絡み合った2量子状態と2量子状態の相関行列を相互に偏りのない基底で測定し,98%を超える忠実度を求め,高次元セキュア通信プロトコルに適用できることを示す。
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