論文の概要: High-efficiency On-chip Quantum Photon Source in Modal Phase-matched Lithium Niobate Nanowaveguide

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.11372v1
• Date: Mon, 16 Dec 2024 01:58:52 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-17 13:55:02.905446
• Title: High-efficiency On-chip Quantum Photon Source in Modal Phase-matched Lithium Niobate Nanowaveguide
• Title（参考訳）: モルタル相整合したニオブ酸リチウムナノ導波路における高効率オンチップ量子光子源
• Authors: Xiao-Xu Fang, Hao-Yang Du, Xiuquan Zhang, Lei Wang, Feng Chen, He Lu,
• Abstract要約: 絶縁体(LNOI)上のニオブ酸リチウム薄膜は、量子光子源統合のための有望なプラットフォームとして出現する。 自発パラメトリックダウンコンバージョンプロセスの位相ミスマッチを相殺するための代替戦略を報告する。 この二重層導波路は、対生成率41.77GHz/mWの光子対を生成する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.5382577231478605
• License:
• Abstract: Thin-film lithium niobate on insulator~(LNOI) emerges as a promising platform for integrated quantum photon source, enabling scalable on-chip quantum information processing. The most popular technique to overcome the phase mismatching between interacting waves in waveguide is periodic poling, which is intrinsically sensitive to poling uniformity. Here, we report an alternative strategy to offset the phase mismatching of spontaneous parametric down-conversion~(SPDC) process, so-called modal phase matching, in a straight waveguide fabricated on a dual-layer LNOI. The dual-layer LNOI consists of two 300~nm lithium niobates with opposite directions, which significantly enhances the spatial overlap between fundamental and high-order modes and thus enables efficient SPDC. This dual-layer waveguide generates photon pairs with pair generation rate of 41.77~GHz/mW, which exhibits excellent signal-to-noise performance with coincidence-to-accidental ratio up to 58298$\pm$1297. Moreover, we observe a heralded single-photon source with second-order autocorrelation $g_{H}^{(2)}(0)<0.2$ and heralded rate exceeding 100~kHz. Our results provide an experiment-friendly approach for efficient generation of quantum photon sources and benefit the on-chip quantum information processing based on LNOI.
• Abstract（参考訳）: 絶縁体〜(LNOI)上の薄膜リチウムニオブ酸リチウムは、量子光子源の統合のための有望なプラットフォームとして登場し、スケーラブルなオンチップ量子情報処理を実現する。 導波路における相互作用波間の位相ミスマッチを克服する最も一般的な手法は周期的なポーリングであり、ポーリングの均一性に本質的に敏感である。 本稿では, 2層LNOI上に作製した直流導波路において, 自発パラメトリックダウンコンバージョン〜(SPDC)プロセスの位相ミスマッチを相殺するための代替手法について報告する。 二重層LNOIは2つの300〜nmリチウムニオブを反対方向に形成し、基本モードと高次モードの空間的重なりを著しく高め、効率の良いSPDCを可能にする。 2層導波路は、対生成率41.77〜GHz/mWの光子対を生成し、58298$\pm$1297までの一致事故比で優れた信号対雑音性能を示す。 さらに, 2次自己相関$g_{H}^{(2)}(0)<0.2$と,100〜kHzを超えるHeraldedレートを持つHeralded単一光子源を観測した。 この結果から, 量子光子源の効率的な生成とLNOIに基づくオンチップ量子情報処理の活用が期待できる。

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