論文の概要: A Fiber-pigtailed Quantum Dot Device Generating Indistinguishable Photons at GHz Clock-rates

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.08982v1
• Date: Fri, 13 Sep 2024 16:55:36 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-16 15:50:07.997908
• Title: A Fiber-pigtailed Quantum Dot Device Generating Indistinguishable Photons at GHz Clock-rates
• Title（参考訳）: GHzクロックレートで識別不能光子を発生させるファイバピグテール量子ドットデバイス
• Authors: Lucas Rickert, Kinga Żołnacz, Daniel A. Vajner, Martin von Helversen, Sven Rodt, Stephan Reitzenstein, Hanqing Liu, Shulun Li, Haiqiao Ni, Paweł Wyborski, Grzegorz Sęk, Anna Musiał, Zhichuan Niu, Tobias Heindel,
• Abstract要約: 本稿では1GHzを超えるクロックレートで1個の識別不能光子を放出する空飛ぶクビットのファイバーピグテール共振器付き光源を提案する。 以上の結果から,hCBGキャビティに基づくファイバピグテール量子光源が,量子情報科学の応用の第一候補であることが明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.507214623687214
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Solid-state quantum light sources based on semiconductor quantum dots (QDs) are increasingly employed in photonic quantum information applications. Especially when moving towards real-world scenarios outside shielded lab environments, the efficient and robust coupling of nanophotonic devices to single-mode optical fibers offers substantial advantage by enabling "plug-and-play" operation. In this work we present a fiber-pigtailed cavity-enhanced source of flying qubits emitting single indistinguishable photons at clock-rates exceeding 1 GHz. This is achieved by employing a fully deterministic technique for fiber-pigtailing optimized QD-devices based on hybrid circular Bragg grating (hCBG) micro-cavities. The fabricated fiber-pigtailed hCBGs feature radiative emission lifetimes of $<$80 ps, corresponding to a Purcell factor of $\sim$9, a suppression of multiphoton emission events with $g^{(2)}$(0) $<$1%, a photon-indistinguishability >80% and a measured single-photon coupling efficiency of 53% in a high numerical aperture single-mode fiber, corresponding to 1.2 Megaclicks per second at the single-photon detectors. Our results show that fiber-pigtailed quantum light sources based on hCBG cavities are a prime candidate for applications of quantum information science.
• Abstract（参考訳）: 半導体量子ドット(QD)に基づく固体量子光源は、フォトニック量子情報応用にますます採用されている。 特に、遮蔽された実験室の外で現実のシナリオに向かう場合、ナノフォトニックデバイスを単一モードの光ファイバーに効率よく堅牢に結合することは、「プラグ・アンド・プレイ」操作を有効にすることで大きな利点をもたらす。 本研究では、1GHzを超えるクロックレートで1個の識別不能光子を放出する空飛ぶ量子ビットのファイバーピグテール共振器付き光源を提案する。 これは、ハイブリッド円形ブラッグ格子(hCBG)マイクロキャビティに基づく繊維ピグサリング最適化QDデバイスに完全に決定論的手法を適用することで達成される。 製造された繊維ピグテールhCBGsは、パーセル係数$\sim$9、$g^{(2)}$(0)$<0)$<0)$<0)$<01%、光子非識別性>80%、測定された単光子カップリング効率$53%、単光子検出器の1.2メガクリック/秒に対応する、80psの放射発光寿命を特徴とする。 以上の結果から,hCBGキャビティに基づくファイバピグテール量子光源が,量子情報科学の応用の第一候補であることが明らかとなった。

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