論文の概要: Engineering biphoton spectral wavefunction in a silicon micro-ring resonator with split resonances
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.13590v1
- Date: Sat, 24 Aug 2024 14:23:21 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-08-27 18:59:33.822263
- Title: Engineering biphoton spectral wavefunction in a silicon micro-ring resonator with split resonances
- Title（参考訳）: 分裂共鳴を持つシリコンマイクロリング共振器における工学的双光子スペクトル波動関数
- Authors: Liao Ye, Haoran Ma, Xiaoqing Guo, Fanjie Ruan, Yuehai Wang, Jianyi Yang,
- Abstract要約: 光子電界の周波数時間振幅の制御は、2次光学非線形性を持つプラットフォーム上で実証されている。
ここでは、分離可能な状態と制御可能な絡み合った状態の両方を生成できるキャビティ強化光子対光源を実証する。
実験とシミュレーションは、シリコンベースのデバイスで周波数領域の波動関数を操作する能力を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 21.14676162428423
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Frequency-time is a degree of freedom suitable for photonic high-dimensional entanglement, with advantages such as compatibility with single-mode devices and insensitivity to dispersion. The engineering control of the frequency-time amplitude of a photon's electric field has been demonstrated on platforms with second-order optical nonlinearity. For integrated photonic platforms with only third-order optical nonlinearity, the engineered generation of the state remains unexplored. Here, we demonstrate a cavity-enhanced photon-pair source on the silicon-on-insulator (SOI) platform that can generate both separable states and controllable entangled states in the frequency domain without post-manipulation. By choosing different resonance combinations and employing on-chip optical field differentiation, we achieve independent control over two functions that affect the joint spectral intensity (JSI) of the state. A semi-analytical model is derived to simulate the biphoton spectral wavefunction in the presence of resonance splitting and pump differentiation, and its parameters can be fully determined through fitting-based parameter extraction from the resonator's measured linear response. The measured spectral purity for the separable state is $95.5\pm 1.2\%$, while the measured JSIs for the entangled states show two- or four-peaked functions in two-dimensional frequency space. The experiments and simulations demonstrate the capacity to manipulate the frequency-domain wavefunction in a silicon-based device, which is promising for applications like quantum information processing using pulsed temporal-mode encoding or long-distance quantum key distribution.
- Abstract（参考訳）: 周波数時間(英: Frequency-time)は、フォトニックな高次元の絡み合いに適した自由度であり、単一モードデバイスとの互換性や分散に対する感受性などの利点がある。
光子電界の周波数時間振幅の工学的制御は、2次光学非線形性を持つプラットフォーム上で実証されている。
3階の光学非線形性しか持たない集積フォトニックプラットフォームでは、工学的に構築された状態の生成は未解明のままである。
ここでは,周波数領域における分離可能な状態と制御可能な絡み合った状態の両方を,後処理なしで生成できるシリコンオン絶縁体(SOI)プラットフォーム上のキャビティ強化光子対源を実証する。
共振の組み合わせの異なる選択とオンチップ光場微分を用いることで、状態の結合スペクトル強度(JSI)に影響を与える2つの関数を独立に制御できる。
半解析モデルを用いて、共振分割とポンプ微分の存在下での双光子スペクトルの波動関数をシミュレートし、そのパラメータは共振器の測定された線形応答から適合性に基づくパラメータ抽出によって完全に決定することができる。
分離可能な状態に対する測定されたスペクトル純度は、95.5\pm 1.2\%$であり、一方、絡み合った状態に対する測定されたJSIは、2次元の周波数空間における2-または4-ピーク関数を示す。
実験とシミュレーションは、パルス時間モード符号化や長距離量子鍵分布を用いた量子情報処理などの応用を約束するシリコンデバイスにおける周波数領域波動関数を操作する能力を示す。
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