論文の概要: Polarization engineering of entangled photons from a lithium niobate nonlinear metasurface

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2308.14251v1
• Date: Mon, 28 Aug 2023 01:59:28 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-08-29 15:53:59.398338
• Title: Polarization engineering of entangled photons from a lithium niobate nonlinear metasurface
• Title（参考訳）: ニオブリチウム非線形メタサーフェスからの絡み合った光子の偏光工学
• Authors: Jinyong Ma, Jihua Zhang, Yuxin Jiang, Tongmiao Fan, Matthew Parry, Dragomir N. Neshev, Andrey A. Sukhorukov
• Abstract要約: 光子対の複素偏光状態は、様々な量子技術において不可欠である。 我々は,300ナノメートル厚のニオブ酸リチウム膜上に,多重化シリカ転移を取り入れた非線形メタ曲面を用いた溶液を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.763175424744536
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Complex polarization states of photon pairs are indispensable in various quantum technologies. Conventional methods for preparing desired two-photon polarization states are realized through bulky nonlinear crystals, which can restrict the versatility and tunability of the generated quantum states due to the fixed crystal nonlinear susceptibility. Here we present a solution using a nonlinear metasurface incorporating multiplexed silica metagratings on a lithium niobate film of 300 nanometer thickness. We fabricate two orthogonal metagratings on a single substrate with an identical resonant wavelength, thereby enabling the spectral indistinguishability of the emitted photons, and demonstrate in experiments that the two-photon polarization states can be shaped by the metagrating orientation. Leveraging this essential property, we formulate a theoretical approach for generating arbitrary polarization-entangled qutrit states by combining three metagratings on a single metasurface, allowing the encoding of desired quantum states or information. Our findings enable miniaturized optically controlled quantum devices using ultrathin metasurfaces as polarization-entangled photon sources.
• Abstract（参考訳）: 光子対の複素偏光状態は、様々な量子技術において不可欠である。 所望の2光子偏光状態を作成する従来の方法は、偏光性によって生成した量子状態の汎用性とチューニング性を制限できるバルク非線形結晶によって実現される。 本稿では,300ナノメートル厚さのニオブ酸リチウム膜上に多重化シリカを付加した非線形メタサーフェスを用いる。 同一共振波長の単一基板上に2つの直交転移を作製することにより、発光した光子のスペクトル不一致を可能とし、2光子偏光状態が転移配向によって形成できることを実験で実証した。 この本質的性質を生かして, 1つのメタサーフェス上の3つのメタグレーティングを組み合わせることで任意の分極エンタングル量子トリット状態を生成する理論的アプローチを定式化し, 所望の量子状態や情報のエンコーディングを可能にする。 本研究は超薄型メタサーフェスを偏光子源として用いた小型光制御量子デバイスを実現する。

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