論文の概要: Limitations in design and applications of ultra-small mode volume photonic crystals

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2402.00363v2
• Date: Tue, 16 Apr 2024 17:30:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-17 23:15:44.738222
• Title: Limitations in design and applications of ultra-small mode volume photonic crystals
• Title（参考訳）: 超小モード体積フォトニック結晶の設計と応用における限界
• Authors: Rubaiya Emran, Michelle Chalupnik, Erik N. Knall, Ralf Riedinger, Cleaven Chia, Marko Loncar,
• Abstract要約: 超小モード体積ナノフォトニック結晶キャビティは、キャビティ量子力学系におけるカップリング率を高める強力なツールとして提案されている。 本研究では,低モードボリューム共振器の設計選択が量子光学実験における有用性に与える影響を解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Ultra-small mode volume nanophotonic crystal cavities have been proposed as powerful tools for increasing coupling rates in cavity quantum electrodynamics systems. However, their adoption in quantum information applications remains elusive. In this work, we investigate possible reasons why, and analyze the impact of different low mode volume resonator design choices on their utility in quantum optics experiments. We analyze band structure features and loss rates of low mode volume bowtie cavities in diamond and demonstrate independent design control over cavity-emitter coupling strength and loss rates. Further, using silicon vacancy centers in diamond as exemplary emitters, we investigate the influence of placement imprecision. We find that the benefit on photon collection efficiency and indistinguishability is limited, while the fabrication complexity of ultra-small cavity designs increases substantially compared to conventional photonic crystals. We conclude that ultra-small mode volume designs are primarily of interest for dispersive spin-photon interactions, which are of great interest for future quantum networks.
• Abstract（参考訳）: 超小モード体積ナノフォトニック結晶キャビティは、キャビティ量子力学系におけるカップリング率を高める強力なツールとして提案されている。 しかし、量子情報応用におけるそれらの採用はいまだ解明されていない。 本研究では,低モードボリューム共振器の設計選択が量子光学実験における有用性に与える影響について検討し,解析する。 ダイヤモンド中の低モード体積ボウティキャビティのバンド構造と損失率を分析し,キャビティ・エミッタ結合強度と損失率の独立設計制御を実証した。 さらに, ダイヤモンド中のシリコン空孔中心を模擬エミッタとして使用し, 配置不整合の影響について検討した。 また, 従来のフォトニック結晶と比較して, 超小径キャビティの設計の複雑さが著しく増大するのに対して, 光子回収効率と不明瞭性に対する利点は限定的であることがわかった。 超小型モードの体積設計は、今後の量子ネットワークにとって大きな関心を持つ分散スピン光子相互作用に主に関心があると結論付けている。

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