論文の概要: Ultrafast single-photon detection using nanophotonic parametric amplifiers
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.18397v1
- Date: Thu, 24 Oct 2024 03:19:20 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-10-25 16:42:47.957751
- Title: Ultrafast single-photon detection using nanophotonic parametric amplifiers
- Title（参考訳）: ナノフォトニックパラメトリック増幅器を用いた超高速単一光子検出
- Authors: Elina Sendonaris, James Williams, Rajveer Nehra, Robert Gray, Ryoto Sekine, Luis Ledezma, Alireza Marandi,
- Abstract要約: 単一光子検出器は、ナノフォトニックプラットフォームにおけるその有用性のために、激しい研究の対象となっている。
ナノフォトニックリチウムニオブ酸リチウム(LN)と古典光検出器を組み合わせた光パラメトリック増幅に基づく単一光子検出方式を提案し,実証する。
本研究では, ナノフォトニクスの非線形比を向上し, 圧縮ポンプのホモダイン検出により, 0.9%の暗カウント率で69%の効率で検出できることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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- Abstract: Integrated photonic quantum information processing (QIP) has advanced rapidly due to progress in various nanophotonic platforms. Single photon detectors have been the subject of intense study due to their ubiquity in QIP systems, yet many state-of-the art detectors operate at cryogenic temperatures under vacuum and suffer from long dead times. We propose and demonstrate a single photon detection scheme based on optical parametric amplification in nanophotonic lithium niobate (LN) combined with a classical photodetector. We use quantum detector tomography and experimentally demonstrate an efficiency of 26.5% with a 2.2% dark count rate. We show that by improving the nonlinearity-to-loss ratio in nanophotonics and using homodyne detection on a squeezed pump, the detector can achieve 69% efficiency with 0.9% dark count rate. The detector operates at room temperature, has no intrinsic dead time, and is readily integrated in LN nanophotonics, in which many other components of photonic QIP are available. Our results represent a step towards all-optical ultrafast photon detection for scalable nanophotonic QIP.
- Abstract（参考訳）: 集積フォトニック量子情報処理(QIP)は、様々なナノフォトニックプラットフォームの発展により急速に進歩している。
単一光子検出器は、QIPシステムで多用されているため、激しい研究の対象となっているが、多くの最先端の検出器は真空下で低温で動作し、長い死亡時間に悩まされている。
ナノフォトニックリチウムニオブ酸リチウム(LN)の光パラメトリック増幅と古典光検出器を組み合わせた単一光子検出手法を提案する。
量子検出器トモグラフィーを用いて、2.2%の暗カウントレートで26.5%の効率を実験的に実証する。
本研究では, ナノフォトニクスの非線形比を向上し, 圧縮ポンプのホモダイン検出により, 0.9%の暗カウント率で69%の効率で検出できることを示す。
この検出器は室温で動作し、固有の死亡時間を持たず、LNナノフォトニクスに容易に統合され、他の多くのフォトニックQIP成分が利用可能である。
この結果は、スケーラブルなナノフォトニックQIPのための全光超高速光子検出に向けた一歩である。
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