論文の概要: Large-Area Spatially Ordered Mesa Top Single Quantum Dots: Suitable Single Photon Emitters for On-Chip Integrated Quantum Information Processing Platforms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2312.15132v2
• Date: Wed, 27 Dec 2023 23:37:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-12-29 20:58:29.820505
• Title: Large-Area Spatially Ordered Mesa Top Single Quantum Dots: Suitable Single Photon Emitters for On-Chip Integrated Quantum Information Processing Platforms
• Title（参考訳）: 大面積空間順序メサトップシングル量子ドット:オンチップ集積量子情報処理プラットフォームに適した単一光子エミッタ
• Authors: Qi Huang, Lucas Jordao, Siyuan Lu, Swarnabha Chattaraj, Jiefei Zhang, and Anupam Madhukar
• Abstract要約: SESREにより成長したメサトップ単一量子ドット(MTSQD)の大規模空間配列の実現について報告する。 報告されたGaAs/InGaAs/GaAs MTSQDアレイは、半径1cmの範囲で最大100x100の多重配列である。 残る主な課題は、現在の湿式化学的にエッチングされたナノメカの側方サイズを基板全体に均一に制御することである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.368393320613973
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Realization of the long sought on-chip scalable photonic quantum information processing networks has been thwarted by the absence of spatially-ordered and scalable on-demand single photon emitters with emission figures-of-merit exceeding the required thresholds across large numbers. The positioning must meet the required degree of accuracy that enables fabricating their interconnection to create the desired functional network. Here we report on the realization of large-area spatially-ordered arrays of mesa-top single quantum dots (MTSQDs) that are demonstrated [1] to be on-demand single photon emitters with characteristics that meet the requirements for implementing quantum photonic circuits/platforms aimed at quantum key distribution, linear optical quantum computing, simulations of quantum many-body problems, and metrology/sensing. The reported GaAs/InGaAs/GaAs MTSQD arrays, grown via SESRE (substrate-encoded size-reducing epitaxy) are in multiple arrays of up to 100x100 with 5um pitch, across a centimeter radius area. We show illustrative large-area images of the emission intensity (brightness) and color-coded wavelength distribution exhibiting ~3.35nm standard deviation. Scanning transmission electron microscopy shows a remarkable control on the QD location to within ~3nm accuracy laterally and ~1nm vertically. The primary remaining challenge is the control on the uniformity of the currently wet-chemically etched as-patterned nanomesa lateral size across the substrate, a surmountable technical issue. Thus, SESRE offers the most promising approach to realizing on-chip scalable spatially-ordered arrays of on-demand bright single quantum emitters meeting the figures-of-merit required for on-chip fully integrated quantum photonic circuit platforms-monolithic (such as based upon AlGaAs on insulator) or hybrid that leverage the silicon-on-insulator (SOI) photonic integrated circuit (PIC).
• Abstract（参考訳）: 長い間望まれていたオンチップのスケーラブルなフォトニック量子情報処理ネットワークの実現は、大量のしきい値を超えるエミッションフィギュアを持つ空間的に秩序づけられてスケーラブルなシングル光子エミッタが存在しないために妨げられている。 位置決めは必要な精度を満たさなければならないため、相互接続によって必要な機能ネットワークを構築することができる。 本稿では,mesa-top single quantum dots (mtsqds) の大規模空間配列の実現について報告する。[1] 量子鍵分布,線形光学量子コンピューティング,量子多体問題のシミュレーション,メトロロジー/センシングを対象とする量子フォトニック回路/プラットフォームの実装要件を満たす特性を持つオンデマンド単一光子エミッタであることを示す。 SESRE (substrate-encoded size-reducing epitaxy) を介して成長した報告されたGaAs/InGaAs/GaAs MTSQDアレイは、半径1cmの範囲で最大100x100の多重配列である。 3.35nmの標準偏差を示す放射強度(明度)と色符号化波長分布の図示的な大面積画像を示す。 走査型透過電子顕微鏡は、qd位置の左右に約3nm、垂直に約1nmの顕著な制御を示す。 残る主な課題は、基板全体にわたる現在の湿式化学的にエッチングされたナノメカの側面サイズを均一に制御することである。 このように、sesreは、オンチップで完全に集積された量子フォトニック回路プラットフォーム(絶縁体上のalgaasに基づくような)や、シリコンオン絶縁体(soi)フォトニック集積回路(pic)を利用するハイブリッドといった、オンチップでスケーラブルな、オンデマンドで明るい単一量子エミッタの配列を実現する、最も有望なアプローチを提供する。

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