論文の概要: Tuneable entangled photon pair generation in a liquid crystal
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.07362v3
- Date: Sun, 2 Jun 2024 15:26:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-04 19:32:37.053951
- Title: Tuneable entangled photon pair generation in a liquid crystal
- Title（参考訳）: 液晶における波長可変光子対生成
- Authors: Vitaliy Sultanov, Aljaž Kavčič, Emmanuil Kokkinakis, Nerea Sebastián, Maria V. Chekhova, Matjaž Humar,
- Abstract要約: 液晶は光線操作の鍵となる材料である。
強誘電性ネマティック液晶の最近の発見は、非線形光学の視点材料となっている。
量子光の源としての使用は、フォトニック量子技術の境界を大幅に広げる可能性がある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: Liquid crystals, with their ability of self-assembly, strong response to the electric field, and integrability into complex systems, are key materials in light beam manipulation. Recently discovered ferroelectric nematic liquid crystals also possess a considerable second-order optical nonlinearity, making them a perspective material for nonlinear optics. Their use as sources of quantum light could drastically extend the boundaries of photonic quantum technologies. However, spontaneous parametric down-conversion, the basic source of entangled photons, heralded single photons, and squeezed light, has been so far not observed in liquid crystals - or in any liquids or organic materials. Here, we implement spontaneous parametric down-conversion in a ferroelectric nematic liquid crystal and demonstrate electric-field tunable broadband generation of entangled photons, with the efficiency comparable to that of the best nonlinear crystals. The emission rate and polarization state of photon pairs is dramatically varied by applying a few volts or twisting the molecular orientation along the sample. A liquid crystal source enables a new type of quasi-phasematching, which is based on molecular twist structure and is therefore reconfigurable for the desired spectral and polarization properties of photon pairs. Such sources promise to outperform standard nonlinear optical materials in terms of functionality, brightness and the tunability of the generated quantum state. The concepts developed here can be extended to complex topological structures, macroscopic devices, and multi-pixel tunable quantum light sources.
- Abstract（参考訳）: 液晶は、自己組み立て能力、電界への強い応答、複雑なシステムへの統合性を備え、光線操作の鍵となる材料である。
最近発見された強誘電性ネマティック液晶もまた、相当な2次光学非線形性を有しており、非線形光学の視点材料となっている。
量子光源としての利用は、フォトニック量子技術の境界を大幅に広げる可能性がある。
しかし、自然パラメトリックダウンコンバージョンは、絡み合った光子、ヘラルド化された単一光子、硬化した光の基本的な源であり、今のところ、液晶やあらゆる液体や有機材料では観測されていない。
ここでは、強誘電体ネマティック液晶において自発的なパラメトリックダウンコンバージョンを実装し、最も優れた非線形結晶に匹敵する効率で、絡み合った光子の電場調整可能なブロードバンド生成を示す。
光子対の放出速度と偏光状態は、数ボルトを印加するか、サンプルに沿って分子配向をねじることで劇的に変化する。
液晶源は、分子のツイスト構造に基づいて、光子対の所望のスペクトルおよび偏光特性に対して再構成可能な、新しいタイプの準位相整合を可能にする。
このような情報源は、生成した量子状態の機能、明るさ、チューニング性の観点から、標準の非線形光学材料を上回ることを約束している。
ここで開発された概念は、複雑な位相構造、マクロデバイス、多画素可変量子光源にまで拡張することができる。
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