論文の概要: Ultracompact single-photon sources of linearly polarized vortex beams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08222v1
• Date: Sun, 14 May 2023 18:48:47 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 16:59:02.409200
• Title: Ultracompact single-photon sources of linearly polarized vortex beams
• Title（参考訳）: 線形偏光渦ビームの超コンパクト単一光子源
• Authors: Xujing Liu, Yinhui Kan, Shailesh Kumar, Liudmilla F. Kulikova, Valery A. Davydov, Viatcheslav N. Agafonov, Changying Zhao, Sergey I. Bozhevolnyi
• Abstract要約: 偏光符号化された状態を持つコリメートビームの単一光子源は、集積量子技術にとって不可欠である。 チップ集積量子エミッタ結合型準曲面に基づく線形偏光渦ビームの超コンパクト単一光子源を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ultracompact chip-integrated single-photon sources of collimated beams with polarizationencoded states are crucial for integrated quantum technologies. However, most of currently available single-photon sources rely on external bulky optical components to shape the polarization and phase front of emitted photon beams. Efficient integration of quantum emitters with beam shaping and polarization encoding functionalities remains so far elusive. Here, we present ultracompact single-photon sources of linearly polarized vortex beams based on chip-integrated quantum emitter-coupled metasurfaces, which are meticulously designed by fully exploiting the potential of nanobrick arrayed metasurfaces. We first demonstrate on-chip single-photon generation of high-purity linearly polarized vortex beams with prescribed topological charges of -1, 0, and +1. We further realize multiplexing of single-photon emission channels with orthogonal linear polarizations carrying different topological charges and demonstrate their entanglement. Our work illustrates the potential and feasibility of ultracompact quantum emitter-coupled metasurfaces as a new quantum optics platform for realizing chip-integrated high-dimensional single-photon sources.
• Abstract（参考訳）: 偏光状態を持つ超コンパクトチップ一体型単光子源は、集積量子技術にとって不可欠である。 しかし、現在利用可能な単一光子源のほとんどは、放出された光子ビームの偏光と位相フロントを形成するために外部の偏光成分に依存している。 量子エミッタのビーム整形と偏光符号化機能との効率的な統合は、いまだに解明されていない。 本稿では,ナノブリックアレイ型メタサーフェスのポテンシャルを十分に活用した,チップ集積量子エミッタ結合型メタサーフェスに基づく線形偏極渦ビームの超コンパクト単一光子源を提案する。 まず, 所定の位相電荷-1, 0, +1の高純度線形偏光渦ビームのオンチップ単光子生成を示す。 さらに、位相電荷の異なる直交線形偏光を持つ単一光子放出チャネルの多重化を実現し、その絡み合いを示す。 本研究は,チップ一体型高次元単一光子源を実現するための新しい量子光学プラットフォームとして,超コンパクト量子エミッタ結合型メタサーフェスの可能性と実現可能性を示す。

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