論文の概要: Near-unity quantum interference of transverse spatial modes in an ultra-compact inverse-designed photonic device
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.08668v1
- Date: Tue, 13 May 2025 15:30:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-05-14 20:57:54.64397
- Title: Near-unity quantum interference of transverse spatial modes in an ultra-compact inverse-designed photonic device
- Title（参考訳）: 超コンパクトな逆設計フォトニックデバイスにおける横空間モードの近接均一量子干渉
- Authors: Jamika Ann Roque, Daniel Peace, Simon White, Emanuele Polino, Sayantan Das, Farzard Ghafari, Sergei Slussarenko, Nora Tischler, Jacquiline Romero,
- Abstract要約: 超コンパクトフットプリントが 3 $mu m$$times$ 3 $mu m$ である逆設計の逆モードビームスプリッターを用いて量子干渉を示す。
1つのデバイスから最大99.56$pm$0.64 %までの香港-オマンデルの可視性を測定し、99.38$pm$0.41 %の3つの同一デバイスの平均可視性を示す。
我々の研究は、逆設計のコンポーネントがマルチモードデバイスのチップ上での量子干渉に適していることを示し、将来のコンパクト化への道を開いた。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.23217948176882763
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The transverse spatial mode of photons is an untapped resource for scaling up integrated photonic quantum computing. To be practically useful for improving scalability, reliable and high-visibility quantum interference between transverse spatial modes on-chip needs to be demonstrated. We show repeatable quantum interference using inverse-designed transverse mode beamsplitters that have an ultra-compact footprint of 3 $\mu m$ $\times$ 3 $\mu m$ -- the smallest transverse mode beamsplitters for 1550 nm photons to date. We measure a Hong-Ou-Mandel visibility of up to 99.56$\pm$0.64 % from a single device, with an average visibility across three identical devices of 99.38$\pm$0.41 %, indicating a high degree of reproducibility. Our work demonstrates that inverse-designed components are suitable for engineering quantum interference on-chip of multimode devices, paving the way for future compact integrated quantum photonic devices that exploit the transverse spatial mode of photons for high-dimensional quantum information.
- Abstract（参考訳）: 光子の逆空間モードは、統合フォトニック量子コンピューティングをスケールアップするための未解決資源である。
チップ上の横空間モード間のスケーラビリティ、信頼性、高可視性量子干渉を改善するために実用的に有用である。
超コンパクトフットプリントが3$\mu m$$\times$3$\mu m$ -- 1550nm光子に対して最小の横モードビームスプリッターを持つ逆設計の逆モードビームスプリッターを用いて、繰り返し量子干渉を示す。
1つのデバイスから最大99.56$\pm$0.64 %の香港・マンデル可視性を測定し、99.38$\pm$0.41 %の3つの同一デバイスの平均可視性を示す。
我々の研究は、逆設計のコンポーネントがマルチモードデバイスのチップ上での量子干渉の工学に適していることを示し、高次元量子情報のために光子の逆空間モードを利用する将来のコンパクトな量子フォトニクスデバイスへの道を開いた。
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