論文の概要: Multiphoton Quantum Interference at Ultracompact Inverse-Designed Multiport Beam Splitter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.00114v1
• Date: Mon, 31 Mar 2025 18:04:07 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-04-03 13:21:06.025827
• Title: Multiphoton Quantum Interference at Ultracompact Inverse-Designed Multiport Beam Splitter
• Title（参考訳）: 超コンパクト逆設計多重ポートビームスプリッタにおける多光子量子干渉
• Authors: Shiang-Yu Huang, Shreya Kumar, Jeldrik Huster, Yannick Augenstein, Carsten Rockstuhl, Stefanie Barz,
• Abstract要約: 我々は8.0$rmmu$mの位相最適化トリッターを用いた多光子量子干渉の実証を行った。 また、三光子による3光子量子干渉も行う。 我々の研究は、超コンパクト干渉計における多光子量子干渉の成功を確認した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.5937476291232799
• License:
• Abstract: Photonic quantum technologies enter a new phase when realized in photonic integrated circuits, leading to a great advance in practical applications. In the pursuit of high integration density and low circuit complexity, ultracompact devices delivered by topology optimization offer a promising solution to miniaturize these photonic systems even further. However, their potential for quantum experiments has not yet been fully explored despite the constant development. In this work, we demonstrate multiphoton quantum interference using a topology-optimized tritter with a size of 8.0 $\rm{\mu}$m $\times$ 4.5 $\rm{\mu}$m. We characterize the tritter and reconstruct its transfer matrix by means of single- and two-photon statistics. We also perform heralded three-photon quantum interference with the tritter. The measured four-fold coincidence features a peak with visibility of (-47.9$\pm$ 8.6)%, which is in fair agreement with the prediction of -55.8% estimated from the reconstructed transfer matrix. Our work confirms successful multiphoton quantum interference at an ultracompact interferometer and demonstrates the possibility of utilizing topology-optimized multiport interferometers in various fields of quantum technologies.
• Abstract（参考訳）: フォトニック量子技術は、フォトニック集積回路で実現された時に新しいフェーズに入り、実用的な応用に大きな進歩をもたらした。 高積分密度と低回路複雑性の追求において、トポロジー最適化によって提供される超コンパクトデバイスは、これらのフォトニックシステムをさらに小型化するための有望な解決策を提供する。 しかし、量子実験のポテンシャルは、絶え間ない発展にもかかわらず、まだ完全には研究されていない。 本研究では,位相最適化トリッターを用いた多光子量子干渉を実演し,その大きさを8.0$\rm{\mu}$m $\times$4.5$\rm{\mu}$mとする。 我々は、トリッターを特徴付け、1光と2光の統計量を用いて転送行列を再構成する。 また、三光子による3光子量子干渉も行う。 測定された4倍の一致は (-47.9$\pm$ 8.6)% のピークを特徴とし、これは再構成された遷移行列から推定される-55.8%の予測と公正に一致している。 我々は,超コンパクト干渉計におけるマルチフォトン量子干渉の成功を確認し,様々な分野の量子技術において位相最適化型マルチポート干渉計を活用する可能性を示した。

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