Fugu-MT 論文翻訳(概要): Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution

論文の概要: Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution

arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.06473v1
Date: Wed, 12 Jul 2023 22:09:19 GMT
ステータス: 処理完了
システム内更新日: 2023-07-14 16:16:11.073744
Title: Oscillating photonic Bell state from a semiconductor quantum dot for quantum key distribution
Title（参考訳）: 量子鍵分布のための半導体量子ドットからのフォトニックベル状態の振動
Authors: Matteo Pennacchietti, Brady Cunard, Shlok Nahar, Mohd Zeeshan, Sayan Gangopadhyay, Philip J. Poole, Dan Dalacu, Andreas Fognini, Klaus D. J\"ons, Val Zwiller, Thomas Jennewein, Norbert L\"utkenhaus, and Michael E. Reimer
Abstract要約: 明るい光子対のオンデマンドソースは量子鍵分布(QKD)と量子リピータに望ましい。ここでは,ペア抽出効率の65倍向上を,等価ピーク忠実度を持つ量子ドットと比較した。
参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Abstract: An on-demand source of bright entangled photon pairs is desirable for quantum key distribution (QKD) and quantum repeaters. The leading candidate to generate entangled photon pairs is based on spontaneous parametric down-conversion (SPDC) in a non-linear crystal. However, there exists a fundamental trade-off between entanglement fidelity and efficiency in SPDC sources due to multiphoton emission at high brightness, which limits the pair extraction efficiency to 0.1% when operating at near-unity fidelity. Quantum dots in photonic nanostructures can in principle overcome this trade-off; however, the quantum dots that have achieved entanglement fidelities on par with SPDC sources (99%) have poor pair extraction efficiencies of 0.01%. Here, we demonstrate a 65-fold increase in the pair extraction efficiency compared to quantum dots with equivalent peak fidelity from an InAsP quantum dot in a photonic nanowire waveguide. We measure a raw peak concurrence and fidelity of 95.3% $\pm$ 0.5% and 97.5% $\pm$ 0.8%, respectively. Finally, we show that an oscillating two-photon Bell state generated by a semiconductor quantum dot can be utilized to establish a secure key for QKD, alleviating the need to remove the quantum dot energy splitting of the intermediate exciton states in the biexciton-exciton cascade.
Abstract（参考訳）: 明るい光子対のオンデマンドソースは量子鍵分布(QKD)と量子リピータに望ましい。絡み合った光子対を生成する主要な候補は、非線形結晶中の自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)に基づいている。しかし、高輝度での多光子放出によるSPDC源の絡み合いの忠実度と効率の間には基本的なトレードオフがあり、ほぼ均一の忠実度で操作する場合の対抽出効率は0.1%に制限される。フォトニックナノ構造の量子ドットは、原則としてこのトレードオフを克服することができるが、spdc源(99%)と同等の絡み合い性を達成した量子ドットは、ペア抽出効率が0.01%低い。本稿では,フォトニックナノワイヤ導波路中の非asp量子ドットから同等のピーク忠実度を持つ量子ドットと比較して,ペア抽出効率が65倍向上することを示す。我々はそれぞれ95.3%$\pm$ 0.5%と97.5%$\pm$ 0.8%の生のピーク一致と忠実度を測定する。最後に、半導体量子ドットが生成する振動する2光子ベル状態を利用してQKDの安全な鍵を確立することを示し、バイエキシトン・エキシトンカスケードにおける中間励起子状態の量子ドットエネルギー分割を取り除く必要性を緩和する。

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