論文の概要: Ultralow-loss integrated photonics enables bright, narrow-band, photon-pair sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2404.13387v2
- Date: Wed, 24 Apr 2024 12:33:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-04-25 16:05:24.545725
- Title: Ultralow-loss integrated photonics enables bright, narrow-band, photon-pair sources
- Title（参考訳）: 超低損失集積フォトニクスは明るい狭帯域光子対源を可能にする
- Authors: Ruiyang Chen, Yi-Han Luo, Jinbao Long, Baoqi Shi, Chen Shen, Junqiu Liu,
- Abstract要約: マイクロ共振器をベースとした狭帯域光子対光源
Photon-pairソースの輝度は1.17times109$ Hz/mW$2$/GHzで、直線幅は25.9$である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.3355394752964789
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Photon-pair sources are critical building blocks for photonic quantum systems. Leveraging Kerr nonlinearity and cavity-enhanced spontaneous four-wave mixing, chip-scale photon-pair sources can be created using microresonators built on photonic integrated circuit. For practical applications, a high microresonator quality factor $Q$ is mandatory to magnify photon-pair sources' brightness and reduce their linewidth. The former is proportional to $Q^4$, while the latter is inversely proportional to $Q$. Here, we demonstrate an integrated, microresonator-based, narrow-band photon-pair source. The integrated microresonator, made of silicon nitride and fabricated using a standard CMOS foundry process, features ultralow loss down to $3$ dB/m and intrinsic $Q$ factor exceeding $10^7$. The photon-pair source has brightness of $1.17\times10^9$ Hz/mW$^2$/GHz and linewidth of $25.9$ MHz, both of which are record values for silicon-photonics-based quantum light source. It further enables a heralded single-photon source with heralded second-order correlation $g^{(2)}_\mathrm{h}(0)=0.0037(5)$, as well as a time-bin entanglement source with a raw visibility of $0.973(9)$. Our work evidences the global potential of ultralow-loss integrated photonics to create novel quantum light sources and circuits, catalyzing efficient, compact and robust interfaces to quantum communication and networks.
- Abstract（参考訳）: 光子対光源は、フォトニック量子系にとって重要な構成要素である。
ケーラー非線形性とキャビティ強化した自発4波混合を利用して、フォトニック集積回路上に構築されたマイクロ共振器を用いてチップスケール光子対光源を作成することができる。
実用化のためには、マイクロ共振器の品質係数$Q$は光子対光源の輝度を増大させ、その直線幅を減少させることが必須である。
前者は$Q^4$に、後者は$Q$に比例する。
本稿では,マイクロ共振器をベースとした狭帯域光子対光源について述べる。
この集積マイクロ共振器は窒化ケイ素で作製され、標準のCMOSファウントリープロセスで製造され、極低損失が3ドル/m、本質的なQ$は10ドル^7ドルである。
光子対光源の輝度は1.17\times10^9$ Hz/mW$^2$/GHz、光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光子対光
さらに、2階相関$g^{(2)}_\mathrm{h}(0)=0.0037(5)$と、視認率$0.973(9)$の時間ビン絡みのソースも可能となる。
我々の研究は、超低損失集積フォトニクスのグローバルポテンシャルを証明し、量子通信やネットワークへの効率的でコンパクトで堅牢なインターフェースを触媒する新しい量子光源と回路を創出する。
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