論文の概要: Controlling all Degrees of Freedom of the Optical Coupling in Hybrid Quantum Photonics

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.17198v1
• Date: Thu, 26 Oct 2023 07:26:27 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-10-27 21:30:56.989607
• Title: Controlling all Degrees of Freedom of the Optical Coupling in Hybrid Quantum Photonics
• Title（参考訳）: ハイブリッド量子フォトニクスにおける光結合の自由度制御
• Authors: Niklas Lettner, Lukas Antoniuk, Anna P. Ovvyan, Helge Gehring, Daniel Wendland, Viatcheslav N. Agafonov, Wolfram H. P. Pernice and Alexander Kubanek
• Abstract要約: 我々はSi$_3$N$_4$-フォトニック結晶キャビティのモードに結合したナノダイヤモンドにおける負電荷シリコン空孔中心に基づくハイブリッドアプローチを開発した。 デバイス性能の指標として,コヒーレントなラビ振動とラインブロードニングの周波数を用いる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.759786254573896
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Nanophotonic quantum devices can significantly boost light-matter interaction which is important for applications such as quantum networks. Reaching a high interaction strength between an optical transition of a spin system and a single mode of light is an essential step which demands precise control over all degrees of freedom of the optical coupling. While current devices have reached a high accuracy of emitter positioning, the placement process remains overall statistically, reducing the device fabrication yield. Furthermore, not all degrees of freedom of the optical coupling can be controlled limiting the device performance. Here, we develop a hybrid approach based on negatively-charged silicon-vacancy center in nanodiamonds coupled to a mode of a Si$_3$N$_4$-photonic crystal cavity, where all terms of the coupling strength can be controlled individually. We use the frequency of coherent Rabi-oscillations and line-broadening as a measure of the device performance. This allows for iterative optimization of the position and the rotation of the dipole with respect to individual, preselected modes of light. Therefore, our work marks an important step for optimization of hybrid quantum photonics and enables to align device simulations with real device performance.
• Abstract（参考訳）: ナノフォトニック量子デバイスは、量子ネットワークのようなアプリケーションにとって重要な光・物質相互作用を著しく促進することができる。 スピン系の光遷移と単一光のモードとの間の高い相互作用強度に達することは、光結合の全ての自由度を精密に制御する必要がある必須のステップである。 現在の装置はエミッタ位置決めの精度は高いが、配置過程は統計学的に残り、装置製造の歩留まりは減少する。 さらに、光カップリングのすべての自由度を制御できるわけではなく、デバイスの性能を制限できる。 そこで我々は,Si$_3$N$_4$-フォトニック結晶キャビティのモードに結合したナノダイヤモンドにおける負電荷シリコン空孔中心に基づくハイブリッドアプローチを開発し,結合強度のすべての項を個別に制御する。 デバイス性能の指標として,コヒーレントラビ振動とラインブロードニングの周波数を用いる。 これにより、個々の選択された光のモードに対して、位置と双極子の回転を反復的に最適化することができる。 したがって,本研究はハイブリッド量子フォトニクスの最適化のための重要なステップであり,デバイスシミュレーションと実際のデバイス性能の整合性を実現する。

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