論文の概要: Single-photon circularly polarized single-mode vortex beams

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.08223v1
• Date: Sun, 14 May 2023 18:50:04 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-16 16:59:29.869933
• Title: Single-photon circularly polarized single-mode vortex beams
• Title（参考訳）: 単光子円偏光単モード渦ビーム
• Authors: Xujing Liu, Yinhui Kan, Shailesh Kumar, Danylo Komisar, Changying Zhao, Sergey I. Bozhevolnyi
• Abstract要約: 単一モードSAM-OAM状態で符号化された単一光子のオンチップ生成は大きな課題である。 常温室温で高収率(7.5度)の円偏光単モード渦ビームの室温生成を実証した。 開発されたアプローチは、容易に拡張でき、複数の異なる偏光、単一モードの単一光子放射チャネルを生成することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Generation of single photons carrying spin and orbital angular momenta (SAM and OAM) opens enticing perspectives for exploiting multiple degrees of freedom for high-dimensional quantum systems. However, on-chip generation of single photons encoded with single-mode SAM-OAM states has been a major challenge. Here, by utilizing carefully designed anisotropic nanodimers fabricated atop a substrate, supporting surface plasmon polariton (SPP) propagation, and accurately positioned around a quantum emitter (QE), we enable nonradiative QE-SPP coupling and the SPP outcoupling into free-space propagating radiation featuring the designed SAM and OAM. We demonstrate on-chip room-temperature generation of well-collimated (divergence < 7.5 degrees) circularly polarized (chirality > 0.97) single-mode vortex beams with different topological charges (l = 0, 1, and 2) and high single-photon purity, g(0) < 0.15. The developed approach can straightforwardly be extended to produce multiple, differently polarized, single-mode single-photon radiation channels, and enable thereby realization of high-dimensional quantum sources for advanced quantum photonic technologies.
• Abstract（参考訳）: スピンと軌道角モータ(SAMとOAM)を持つ単一光子の生成は、高次元量子系に対する複数の自由度を利用するためのエンテンシングの視点を開く。 しかし、シングルモードSAM-OAM状態で符号化された単一光子のオンチップ生成は大きな課題である。 ここでは、基板上に作製された異方性ナノ二量体を慎重に設計し、表面プラズモンポラリトン(SPP)伝搬をサポートし、量子エミッタ(QE)周辺を正確に位置決めすることにより、非放射性QE-SPP結合とSPP結合を、SAMとOAMを特徴とする自由空間伝播放射に展開させる。 本研究は, 位相電荷 (l = 0, 1, 2) と高単光子純度 (g(0) < 0.15) を持つ単モード渦ビームを, 円偏光(キラル度 > 0.97) のオンチップ室温で生成することを示した。 先進的な量子フォトニック技術のための高次元量子源の実現を可能にするために、開発されたアプローチは簡単に拡張でき、複数の異なる偏光単光子放射チャネルを生成することができる。

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