論文の概要: Scalable quantum photonic devices emitting indistinguishable photons in
the telecom C-band
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.02515v1
- Date: Wed, 5 Apr 2023 15:39:22 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-06 12:15:58.456515
- Title: Scalable quantum photonic devices emitting indistinguishable photons in
the telecom C-band
- Title(参考訳): 通信用cバンドにおける識別不能光子を発するスケーラブル量子フォトニックデバイス
- Authors: Pawe{\l} Holewa and Emilia Zi\k{e}ba-Ost\'oj and Daniel A. Vajner and
Maja Wasiluk and Benedek Ga\'al and Aurimas Sakanas and Marek Burakowski and
Pawe{\l} Mrowi\'nski and Bartosz Krajnik and Meng Xiong and Alexander Huck
and Kresten Yvind and Niels Gregersen and Anna Musia{\l} and Tobias Heindel
and Marcin Syperek and Elizaveta Semenova
- Abstract要約: エピタキシャル半導体量子ドット(英語版)(QD)は量子光発生のための有望な資源である。
解決策として、QDを画像化し、ローカライズし、決定論的デバイス製造を可能にする。
InP上においてエピタキシャルに成長したQDの放射波長のイメージングについて報告する。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 40.24757332810004
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Epitaxial semiconductor quantum dots (QDs) are a promising resource for
quantum light generation and the realization of non-linear quantum photonic
elements operating at the single-photon level. Their random spatial
distribution resulting from their self-organized nature, however, restrains the
fabrication yield of quantum devices with the desired functionality. As a
solution, the QDs can be imaged and localized, enabling deterministic device
fabrication. Due to the significant electronic noise of camera sensors
operating in the telecommunication C-band, $1530-1560~\mathrm{nm}$, this
technique remained challenging. In this work, we report on the imaging of QDs
epitaxially grown on InP with emission wavelengths in the telecom C-band
demonstrating a localization accuracy of $80~\mathrm{nm}$. This is enabled by
the hybrid integration of QDs in a planar sample geometry with a bottom
metallic reflector to enhance the out-of-plane emission. To exemplify our
approach, we successfully fabricate circular Bragg grating cavities around
single pre-selected QDs with an overall cavity placement uncertainty of
$90~\mathrm{nm}$. QD-cavity coupling is demonstrated by a Purcell enhancement
up to $\sim5$ with an estimated photon extraction efficiency of
$(16.6\pm2.7)\%$ into a numerical aperture of $0.4$. We demonstrate triggered
single-photon emission with $g^{(2)}(0)=(3.2\pm0.6)\times10^{-3}$ and
record-high photon indistinguishability associated with two-photon interference
visibilities of $V = (19.3\pm2.6)\%$ and $V_{\mathrm{PS}} =
99.8^{+0.2}_{-2.6}\%$ without and with temporal postselection, respectively.
While the performance of our devices readily enables proof-of-principle
experiments in quantum information, further improvements in the yield and
coherence may enable the realization of non-linear devices at the single photon
level and advanced quantum networks at the telecom wavelength.
- Abstract(参考訳): エピタキシャル半導体量子ドット(qds)は、単一光子レベルで動作する非線形量子フォトニック素子の量子光発生と実現に有望な資源である。
自己組織的な性質から生じるランダムな空間分布は、所望の機能を持つ量子デバイスの製造歩留まりを抑制する。
解決策として、QDを画像化し、ローカライズし、決定論的デバイス製造を可能にする。
テレコミュニケーションCバンドで作動するカメラセンサーの電子ノイズが1530~1560〜\mathrm{nm}$の大きいため、この技術は依然として難しかった。
本研究では,InP上でエピタキシャルに成長したQDを,Cバンドの放射波長で撮像し,その局在精度を80〜\mathrm{nm}$で示す。
これはqdsを平面サンプル幾何とボトムメタルリフレクターとのハイブリッド結合により、面外放射を増大させることによって実現される。
提案手法を実証するため, 単一選択QDの周囲に丸いブラッググレーティングキャビティを作製し, 全体の空洞配置の不確かさを90〜\mathrm{nm}$とした。
QD-キャビティカップリングは、Purcellによる最大$\sim5$まで、推定光子抽出効率は$16.6\pm2.7)\%$から$0.4$までの数値開口で実証される。
我々は、$g^{(2)}(0)=(3.2\pm0.6)\times10^{-3}$と、$V = (19.3\pm2.6)\%$と$V_{\mathrm{PS}} = 99.8^{+0.2}_{-2.6}\%$の2光子干渉振動を伴う記録高光子の不一致性を実証した。
我々の装置の性能は量子情報の実証実験を容易にできるが、収率とコヒーレンスの改善により、単一光子レベルにおける非線形デバイスの実現と、テレコム波長における先進量子ネットワークの実現が可能となる。
関連論文リスト
- On-Demand Generation of Indistinguishable Photons in the Telecom C-Band
using Quantum Dot Devices [31.114245664719455]
我々は、単一のQDデバイスから通信Cバンド内の光子のコヒーレントなオンデマンド生成を実演する。
この研究は、通信用Cバンドで直接放出される単一光子の光子区別性の著しい進歩を示している。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-06-14T17:59:03Z) - QUICK$^3$ -- Design of a satellite-based quantum light source for
quantum communication and extended physical theory tests in space [73.86330563258117]
単一光子ソースは、衛星ベースの量子キー分散シナリオにおけるセキュアなデータレートを向上させることができる。
ペイロードは3U CubeSatに統合され、2024年に低軌道への打ち上げが予定されている。
論文 参考訳(メタデータ) (2023-01-26T15:34:11Z) - Integrated Quantum Optical Phase Sensor [48.7576911714538]
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。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-12-19T18:46:33Z) - On-chip quantum information processing with distinguishable photons [55.41644538483948]
多光子干渉は光量子技術の中心にある。
そこで本研究では,共振器型集積光子源に必要なスケールで変形した光子を干渉させるのに十分な時間分解能で検出を実装できることを実験的に実証した。
ボソンサンプリング実験において,非イデアル光子の時間分解検出がエンタングル操作の忠実度を向上し,計算複雑性の低減を図ることができることを示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-10-14T18:16:49Z) - Quantum-limited millimeter wave to optical transduction [50.663540427505616]
量子情報の長距離伝送は、分散量子情報プロセッサの中心的な要素である。
トランスダクションへの現在のアプローチでは、電気ドメインと光ドメインの固体リンクが採用されている。
我々は、850ドルRbの低温原子をトランスデューサとして用いたミリ波光子の光子への量子制限変換を実証した。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-07-20T18:04:26Z) - Fully on-chip photonic turnkey quantum source for entangled qubit/qudit
state generation [0.0]
集積フォトニクスは、最近、チップフォーマットにおける光絡み合った量子状態の実現と処理のための主要なプラットフォームとなっている。
ここでは、レーザーキャビティの統合によりこれらの課題を克服する、完全に統合された量子光源を実証する。
ハイブリッド量子源は電気的に励起されたInPゲイン部とSi$_3$N$_4$低損失マイクロリングフィルタを用いる。
論文 参考訳(メタデータ) (2022-06-17T12:14:21Z) - In-plane resonant excitation of quantum dots in a dual-mode
photonic-crystal waveguide with high $\beta$-factor [0.4588028371034407]
高品質な量子ドット(QD)単一光子源は、量子情報処理の鍵となる資源である。
埋め込みQDの直接共振励起を実現する2モードフォトニック結晶導波路を提案する。
小型のフットプリントは$sim 50$$mu$m$2$で、複数光子量子アプリケーションのための安定かつスケーラブルな複数のエミッターの励起を可能にする。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-12-01T13:46:13Z) - Entangling a Hole Spin with a Time-Bin Photon: A Waveguide Approach for
Quantum Dot Sources of Multi-Photon Entanglement [2.248469235112198]
多光子絡み合いは量子情報処理には魅力的だが、実験的に実現することは困難である。
本稿では,ナノフォトニック結晶導波路に埋め込まれた固体量子ドットから,グリーンベルガー・ホーネ・ザイリンガーと線形クラスター状態のスケール可能なソースへの経路を示す。
論文 参考訳(メタデータ) (2021-11-24T14:43:57Z) - Near-ideal spontaneous photon sources in silicon quantum photonics [55.41644538483948]
集積フォトニクスは量子情報処理のための堅牢なプラットフォームである。
非常に区別がつかず純粋な単一の光子の源は、ほぼ決定的か高い効率で隠蔽されている。
ここでは、これらの要件を同時に満たすオンチップ光子源を実証する。
論文 参考訳(メタデータ) (2020-05-19T16:46:44Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト(すべての情報・翻訳含む)の品質を保証せず、本サイト(すべての情報・翻訳含む)を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。