論文の概要: On-Demand Generation of Indistinguishable Photons in the Telecom C-Band
using Quantum Dot Devices
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.08668v2
- Date: Tue, 16 Jan 2024 17:23:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-18 21:28:42.367787
- Title: On-Demand Generation of Indistinguishable Photons in the Telecom C-Band
using Quantum Dot Devices
- Title（参考訳）: 量子ドットデバイスを用いた通信用cバンドにおける識別不能光子のオンデマンド生成
- Authors: Daniel A. Vajner, Pawe{\l} Holewa, Emilia Zi\k{e}ba-Ost\'oj, Maja
Wasiluk, Martin von Helversen, Aurimas Sakanas, Alexander Huck, Kresten
Yvind, Niels Gregersen, Anna Musia{\l}, Marcin Syperek, Elizaveta Semenova,
Tobias Heindel
- Abstract要約: 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。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.114245664719455
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Semiconductor quantum dots (QDs) enable the generation of single and
entangled photons, useful for various applications in photonic quantum
technologies. Specifically for quantum communication via fiber-optical
networks, operation in the telecom C-band centered around 1550$\,$nm is ideal.
The direct generation of QD-photons in this spectral range and with high
quantum-optical quality, however, remained challenging. Here, we demonstrate
the coherent on-demand generation of indistinguishable photons in the telecom
C-band from single QD devices consisting of InAs/InP QD-mesa structures
heterogeneously integrated with a metallic reflector on a silicon wafer. Using
pulsed two-photon resonant excitation of the biexciton-exciton radiative
cascade, we observe Rabi rotations up to pulse areas of $4\pi$ and a high
single-photon purity in terms of $g^{(2)}(0)=0.005(1)$ and $0.015(1)$ for
exciton and biexciton photons, respectively. Applying two independent
experimental methods, based on fitting Rabi rotations in the emission intensity
and performing photon cross-correlation measurements, we consistently obtain
preparation fidelities at the $\pi$-pulse exceeding 80$\%$. Finally, performing
Hong-Ou-Mandel-type two-photon interference experiments we obtain a
photon-indistinguishability of the full photon wave packet of up to $35(3)\%$,
representing a significant advancement in the photon-indistinguishability of
single photons emitted directly in the telecom C-band.
- Abstract（参考訳）: 半導体量子ドット(QD)は、フォトニック量子技術における様々な用途に有用な単一および絡み合った光子の生成を可能にする。
特に光ファイバーネットワークによる量子通信では、1550$\,$nmを中心とした通信cバンドでの動作が理想的である。
しかし、このスペクトル範囲と高い量子光学品質のQD-光子の直接生成は依然として困難であった。
本稿では,InAs/InP QD-mesa構造をシリコンウエハ上の金属リフレクタと不均一に統合した単一QDデバイスから,通信Cバンド中の不明瞭な光子のコヒーレントなオンデマンド生成を実証する。
二励起子-励起子放射カスケードのパルス2光子共鳴励起を用いて、エキシトンおよび二励起子光子に対してそれぞれ$g^{(2)}(0)=0.005(1)$と$0.015(1)$という項で4\pi$のパルス領域までのラビ回転と高い単光子純度を観測する。
放射強度のラビ回転のフィッティングと光子相互相関測定に基づく2つの独立な実験方法を適用することで、80$\%$ を超える$pi$-pulse での合成フィデリティを一貫して得られる。
最後に,Hong-Ou-Mandel型2光子干渉実験を行い,最大35(3)\%の完全光子波パケットの光子独立性を求める。
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