論文の概要: On Chip Quantum States Generation by Incoherent Light
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.03802v2
- Date: Tue, 29 Apr 2025 07:19:54 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-01 00:39:29.406083
- Title: On Chip Quantum States Generation by Incoherent Light
- Title（参考訳）: 非コヒーレント光によるチップ量子状態生成について
- Authors: Yue-Wei Song, Heng Zhao, Li Chen, Yin-Hai Li, En-Ze Li, Ming-Yuan Gao, Ren-Hui Chen, Zhao-Qi-Zhi Han, Meng-Yu Xie, Guang-Can Guo, Zhi-Yuan Zhou, Bao-Sen Shi,
- Abstract要約: 非コヒーレント光は量子情報処理にはほとんど使われない。
光の時空間的非コヒーレンスによりポンプ利用効率が向上することを示す。
我々はS = 2.64 のベル不等式違反と95.7%の忠実度を有する偏光絡み状態を生成することに成功した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.377947324487696
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
- Abstract: On-chip quantum sources based on nonlinear processes are pivotal components in integrated photonics, driving significant advancements in quantum information technologies over recent decades. Usually, the pump coherence has been considered to be crucial for ensuring the quality of generated states, therefore incoherent light is rarely used in quantum information processing. In this work, we explore and reveal the constructive influence of pumped temporal incoherence on the quantum properties of photon sources. Taking silicon waveguides as nonlinear media, we theoretically show that temporal incoherence of light can improve pumping utilization efficiency, resulting in higher source brightness in a spontaneous four-wave mixing process, and the spectrally uncorrelated nature of incoherent light is transferred to the generated photon source, allowing high-purity state preparation. Experimentally, we obtain a higher photon pair generation rate and the lower heralded second-order autocorrelation with an Amplified Spontaneous Emission source. Additionally, we successfully generate a polarization-entangled state with Bell inequality violation of S = 2.64 and a fidelity of 95.7%. Our study reveals the mechanism behind incoherently pumped quantum states and presents a method for generating photon sources using an easily accessible incoherent light.
- Abstract（参考訳）: 非線形過程に基づくオンチップ量子源は集積フォトニクスにおいて中心的な要素であり、近年の量子情報技術の大幅な進歩を導いている。
通常、ポンプコヒーレンスは生成した状態の品質を保証するために重要であると考えられており、量子情報処理において非コヒーレント光は滅多に使われない。
本研究では,励起時間的不整合が光子源の量子特性に与える影響について検討し,その構成的影響を明らかにする。
シリコン導波路を非線形媒質とし、光の時間的非コヒーレンスによりポンプ利用効率が向上し、自然発生4波混合プロセスにおける光源輝度が向上し、非コヒーレント光のスペクトル的非コヒーレント特性が生成光子源に伝達され、高純度状態の調製が可能となることを理論的に示す。
実験により,光子対生成速度が向上し,光子対生成速度が低くなることが確認された。
さらに,ベルの不等式がS = 2.64,忠実度95.7%の偏光絡み状態の生成に成功した。
本研究は、非コヒーレント励起量子状態の背後にあるメカニズムを明らかにし、容易にアクセス可能な非コヒーレント光を用いて光子源を生成する方法を提案する。
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