論文の概要: Hybrid III-V/Silicon photonic circuits embedding generation and routing
of entangled photon pairs
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.12718v1
- Date: Tue, 21 Nov 2023 16:45:56 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-22 23:52:17.310016
- Title: Hybrid III-V/Silicon photonic circuits embedding generation and routing
of entangled photon pairs
- Title（参考訳）: 絡み合った光子対の生成とルーティングを埋め込んだハイブリッドIII-V/シリコンフォトニック回路
- Authors: J. Schuhmann, L. Lazzari, M. Morassi, A. Lemaitre, I. Sagnes, G.
Beaudoin, M.I. Amanti, F. Boeuf, F. Raineri, F. Baboux, S. Ducci
- Abstract要約: 我々は、強い二階非線形性と電気ポンプの適合性を組み合わせたハイブリッドIII-V/シリコン量子フォトニクスデバイスを実証した。
我々の装置は、光子対の自発パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)をAlGaAs源に埋め込み、その後シリコンオン絶縁体回路にルーティングする。
これにより、ハイブリッドデバイスからの0型と2型SPDCによるブロードバンド通信光子のオンチップ生成が可能となり、室温で内部ペア生成レートが105$s-1$を超える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The demand for integrated photonic chips combining the generation and
manipulation of quantum states of light is steadily increasing, driven by the
need for compact and scalable platforms for quantum information technologies.
While photonic circuits with diverse functionalities are being developed in
different single material platforms, it has become crucial to realize hybrid
photonic circuits that harness the advantages of multiple materials while
mitigating their respective weaknesses, resulting in enhanced capabilities.
Here, we demonstrate a hybrid III-V/Silicon quantum photonic device combining
the strong second-order nonlinearity and compliance with electrical pumping of
the III-V semiconductor platform with the high maturity and CMOS compatibility
of the silicon photonic platform. Our device embeds the spontaneous parametric
down-conversion (SPDC) of photon pairs into an AlGaAs source and their
subsequent routing to a silicon-on-insulator circuitry, within an evanescent
coupling scheme managing both polarization states. This enables the on-chip
generation of broadband telecom photons by type 0 and type 2 SPDC from the
hybrid device, at room temperature and with internal pair generation rates
exceeding $10^5$ $s^{-1}$ for both types, while the pump beam is strongly
rejected. Two-photon interference with 92\% visibility (and up to 99\% upon 5
nm spectral filtering) proves the high energy-time entanglement quality
characterizing the produced quantum state, thereby enabling a wide range of
quantum information applications on-chip, within an hybrid architecture merging
the assets of two mature and highly complementary platforms in view of
out-of-the-lab deployment of quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 光量子状態の生成と操作を組み合わせた集積フォトニックチップの需要は、量子情報技術のためのコンパクトでスケーラブルなプラットフォームの必要性によって着実に増加している。
多様な機能を持つフォトニック回路は、異なる単一材料プラットフォームで開発されているが、複数の材料の利点を生かし、それぞれの弱点を緩和し、機能強化をもたらすハイブリッドフォトニック回路を実現することが重要である。
本稿では,強2次非線形性とiii-v半導体プラットフォームの電気ポンピングとシリコンフォトニックプラットフォームの高成熟度とcmos互換性を組み合わせたハイブリッドiii-v/シリコン量子フォトニックデバイスを示す。
我々の装置は、光子対の自発パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)をAlGaAs源に埋め込み、それに続くシリコンオン絶縁体回路へのルーティングを、両方の偏光状態を管理するエバネッセントカップリング方式に組み込む。
これにより、ハイブリッドデバイスからの0型および2型SPDCによるブロードバンド通信光子のオンチップ生成が可能となり、内部対生成レートが10^5$$s^{-1}以上となる一方、ポンプビームは強く拒否される。
92 %の可視性を持つ2光子干渉(および5 nmのスペクトルフィルタリングで最大99 %)は、生成した量子状態を特徴付ける高エネルギー時間絡み合いの品質を証明し、量子技術のアウトオブザラブ展開の観点から、2つの成熟した高相補的なプラットフォームの資産を融合させるハイブリッドアーキテクチャにおいて、チップ上の幅広い量子情報応用を可能にする。
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