論文の概要: Giant Generation of Polarization-Entangled Photons in Metal Organic
Framework Waveguides
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.17263v1
- Date: Tue, 28 Nov 2023 22:51:41 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-30 23:02:02.578506
- Title: Giant Generation of Polarization-Entangled Photons in Metal Organic
Framework Waveguides
- Title（参考訳）: 金属有機導波路における偏光エンタングル光子の巨大発生
- Authors: Sim\'on Paiva, Ruben A. Fritz, Sanoj Raj, Yamil J. Col\'on, Felipe
Herrera
- Abstract要約: 金属有機フレームワーク(英: Metal-organic framework、MOF)は、化学的および光学的安定性が証明された非線形特性を持つ光学材料の新しいクラスである。
我々は,MOFを用いた1次元導波路を用いたコリニア型II自発パラメトリックダウン変換の位相整合条件について検討した。
2軸MOF結晶は, 周期的に配置したKTP導波路上での変換効率を2倍に向上することがわかった。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Parametric nonlinear optical processes are instrumental in optical quantum
technology for generating entangled light. However, the range of materials
conventionally used for producing entangled photons is limited. Metal-organic
frameworks (MOFs) have emerged as a novel class of optical materials with
customizable nonlinear properties and proven chemical and optical stability.
The large number of combinations of metal atoms and organic ligand from which
bulk MOF crystals are known to form, facilitates the search of promising
candidates for nonlinear optics. To accelerate the discovery of next-generation
quantum light sources, we employ a multi-scale modeling approach to study
phase-matching conditions for collinear degenerate type-II spontaneous
parametric down conversion (SPDC) with MOF-based one dimensional waveguides.
Using periodic-DFT calculations to compute the nonlinear optical properties of
selected zinc-based MOF crystals, we predict polarization-entangled pair
generation rates of $\sim 10^3-10^6$ s$^{-1}$mW$^{-1}$mm$^{-1}$ at 1064 nm,
which are comparable with industry materials used in quantum optics. We find
that the biaxial MOF crystal Zn(4-pyridylacrylate)$_2$ improves two-fold the
conversion efficiency over a periodically-poled KTP waveguide of identical
dimensions. This work underscores the great potential of MOF single crystals as
entangled light sources for applications in quantum communication and sensing.
- Abstract（参考訳）: パラメトリック非線形光学プロセスは、絡み合った光を生成するための光学量子技術において有用である。
しかし、従来は絡み合った光子を作る材料の範囲は限られている。
金属-有機系フレームワーク(mofs)は、非線形特性をカスタマイズし、化学的および光学的安定性が証明された新しい光学材料として登場した。
バルクmof結晶の形成が知られている金属原子と有機配位子の組み合わせの多さは、非線形光学の有望な候補の探索を促進する。
次世代の量子光源の発見を加速するために,コリニア縮退型ii自発的パラメトリックダウン変換(spdc)とmofベースの1次元導波路の位相整合条件を研究するために,マルチスケールモデリング手法を用いる。
選択された亜鉛系MOF結晶の非線形光学特性を計算するために周期-DFT計算を用い、量子光学で用いられる産業材料に匹敵する1064nmでの偏光対生成率$\sim 10^3-10^6$s$^{-1}$mW$^{-1}$mm$^{-1}$m$^{-1}$を予測した。
2軸MoF結晶Zn(4-pyridylacrylate)$_2$は、同一次元の周期的なKTP導波路上での変換効率を2倍改善する。
この研究は、量子通信およびセンシングへの応用のための絡み合った光源として、MOF単結晶の大きなポテンシャルを浮き彫りにする。
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