論文の概要: Quantum critical electro-optic and piezo-electric nonlinearities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2502.15164v1
• Date: Fri, 21 Feb 2025 03:01:19 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-02-24 16:09:21.581570
• Title: Quantum critical electro-optic and piezo-electric nonlinearities
• Title（参考訳）: 量子臨界電気光学および圧電非線形性
• Authors: Christopher P. Anderson, Giovanni Scuri, Aaron Chan, Sungjun Eun, Alexander D. White, Geun Ho Ahn, Christine Jilly, Amir Safavi-Naeini, Kasper Van Gasse, Lu Li, Jelena Vučković,
• Abstract要約: 電場を持つ材料の光学特性のチューニングは、量子および古典フォトニクス応用の鍵となる。 量子パラ誘電体ペロブスカイトSrTiO$_3$(STO)を極低温光フォトニック材料として同定した。 酸素同位体置換によるSTOの光臨界へのチューニング 光学および圧電非線形性の2倍以上である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 38.49082387774754
• License:
• Abstract: Electro-optics, the tuning of optical properties of materials with electric fields, is key to a multitude of quantum and classical photonics applications. However, a major obstacle preventing many emerging use cases is inefficient modulation in cryogenic environments, as traditional tuning mechanisms degrade at low temperatures. Guided by the connection between phase transitions and nonlinearity, we identify the quantum paraelectric perovskite SrTiO$_3$ (STO) as the strongest cryogenic electro-optic photonic material. As a result of the unique quantum paraelectric phase of STO, we demonstrate a dynamically tunable linear Pockels coefficient ($r_{33}$) exceeding 500 pm/V at $T=5$ K, and study its full temperature and bias dependence. We also measure an enhanced piezo-electric coefficient ($d_{33}$) above 90 pC/N. Both of these coefficients exceed all previously reported values for cryogenic materials, including lithium niobate ($r_{33}\approx24$ pm/V) and barium titanate ($r_{42}\approx170$ pm/V). Furthermore, by tuning STO towards \textit{quantum criticality} with oxygen isotope substitution we more than double the optical and piezo-electric nonlinearities, demonstrating a linear Pockels coefficient above 1100 pm/V. Our results probe the link between quantum phase transitions, dielectric susceptibility, and optical nonlinearities, unlocking opportunities in cryogenic optical and mechanical systems, and provide a framework for discovering new nonlinear materials.
• Abstract（参考訳）: 電場を持つ材料の光学特性のチューニングである電気光学は、多くの量子および古典フォトニクス応用の鍵となる。 しかし, 従来のチューニング機構は低温で劣化するため, 低温環境下での非効率な変調が抑制される。 相転移と非線形性の間の接続によって導かれる量子パラ誘電体ペロブスカイトSrTiO$_3$(STO)を極低温光フォトニック材料として同定する。 STOのユニークな量子パラ誘電相の結果、500 pm/Vを超える動的に調整可能な線形ポッケルス係数(r_{33}$)をT=5$Kで示し、その全温度とバイアス依存性を研究する。 また,90 pC/N以上の圧電係数(d_{33}$)も測定した。 これらの係数は、ニオブ酸リチウム(r_{33}\approx24$ pm/V)やチタン酸バリウム(r_{42}\approx170$ pm/V)など、これまで報告された全ての低温物質の値を超える。 さらに、STOを酸素同位体置換による「textit{quantum criticality」にチューニングすることで、光学的および圧電的非線形性を2倍以上にし、1100 pm/V以上の線形ポッケルス係数を示す。 本研究は, 量子相転移, 誘電率, 光非線形性, 低温光学系および機械系における解離の機会, および新しい非線形材料発見の枠組みについて検討した。

関連論文リスト

• Generation of photon pairs through spontaneous four-wave mixing in thin nonlinear layers [67.410870290301]
  絡み合った光子のペアは、フォトニック量子技術の鍵となる資源である。 自然パラメトリックダウン変換(SPDC)の実証に成功したにもかかわらず、自然四波混合(SFWM)の研究はほとんどない。 SFWMは、等方性と中心対称を含むどんなナノ構造でも実装できる。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-03T12:30:06Z)
• Scalable microwave-to-optical transducers at single photon level with spins [4.142140287566351]
  単一光子のマイクロ波から光への変換は、将来の超伝導量子デバイス間の相互接続において重要な役割を果たす。 我々はレアアースイオン(REI)ドープ結晶を用いたオンチップマイクロ波-光変換器を実装した。 我々は、原子遷移の絶対周波数によって実現された2つの同時に動作するトランスデューサに由来する光子の干渉を実証する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-07-11T21:43:02Z)
• Efficient photon-pair generation in layer-poled lithium niobate nanophotonic waveguides [10.571773636879247]
  薄膜のニオブ酸リチウムは、オンチップ光子対生成のための有望なプラットフォームである。 我々は,光子対生成を効率的に行うために,層状窒化リチウム(LPLN)ナノフォトニック導波路を導入する。 波長3.3mmのLPLN導波路において、正規化輝度3.1*106 Hz nm-1 mW-2の光子対生成を示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-17T17:57:26Z)
• Site-Controlled Purcell-Induced Bright Single Photon Emitters in Hexagonal Boron Nitride [62.170141783047974]
  六方晶窒化ホウ素(hBN)でホストされる単一光子エミッタは、室温で動作する量子フォトニクス技術にとって必須の構成要素である。 我々はPurcellにより誘導されるサイト制御SPEのためのプラズモンナノ共振器の大規模アレイを実験的に実証した。 我々の結果は、明るく、均一に統合された量子光源の配列を提供し、堅牢でスケーラブルな量子情報システムへの道を開いた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2024-05-03T23:02:30Z)
• All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [69.65384453064829]
  単光子強度ビームを用いた全光変調の実証を行った。 本稿では,テラヘルツ高速光スイッチングの可能性を明らかにする。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z)
• Giant Generation of Polarization-Entangled Photons in Metal Organic Framework Waveguides [0.0]
  金属有機フレームワーク(英: Metal-organic framework、MOF)は、化学的および光学的安定性が証明された非線形特性を持つ光学材料の新しいクラスである。 我々は,MOFを用いた1次元導波路を用いたコリニア型II自発パラメトリックダウン変換の位相整合条件について検討した。 2軸MOF結晶は, 周期的に配置したKTP導波路上での変換効率を2倍に向上することがわかった。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-11-28T22:51:41Z)
• Strong kinetic-inductance Kerr nonlinearity with titanium nitride nanowires [1.0928470926399563]
  ナノワイヤの共振電磁モードの電流密度を収束させてKI非線形性を増大させる手法について検討する。 設計の改善により、我々のデバイスはミリ波スペクトルの強い量子非線形性に近づくことが期待されている。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-07-30T22:09:16Z)
• Efficient single-photon pair generation by spontaneous parametric down-conversion in nonlinear plasmonic metasurfaces [0.0]
  自発パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)は、絡み合いと相関した単光子対を生成するための最も多目的な非線形光学技術の一つである。 本稿では,銀ナノストリップとバルクリチウムニオブ酸リチウム(LiNbO3)結晶を併用したプラズモニックな準曲面設計を提案し,新しいスケーラブルで超薄,効率的なSPDC光源を実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-11-18T15:31:38Z)
• Room temperature single-photon emitters in silicon nitride [97.75917079876487]
  二酸化ケイ素基板上に成長した窒化ケイ素(SiN)薄膜における室温単一光子放射体の初観測について報告する。 SiNは近年、集積量子フォトニクスの最も有望な材料として登場し、提案されたプラットフォームは、量子オンチップデバイスのスケーラブルな製造に適している。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-04-16T14:20:11Z)
• Quantum Sensors for Microscopic Tunneling Systems [58.720142291102135]
  トンネル2層系(TLS)は超伝導量子ビットなどのマイクロファブリック量子デバイスにおいて重要である。 本稿では,薄膜として堆積した任意の材料に個々のTLSを特徴付ける手法を提案する。 提案手法は, トンネル欠陥の構造を解明するために, 量子材料分光の道を開く。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-11-29T09:57:50Z)

関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。

指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。