論文の概要: Inline Quantum Measurements with SNSPDs Coupled to Photonic Bound States

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.07029v1
• Date: Sun, 08 Jun 2025 07:38:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-10 16:33:10.63712
• Title: Inline Quantum Measurements with SNSPDs Coupled to Photonic Bound States
• Title（参考訳）: フォトニック境界状態に結合したSNSPDを用いたインライン量子計測
• Authors: Filippo Martinelli, Anton N. Vetlugin, Shuyu Dong, Darren M. Z. Koh, Mariia Sidorova, Christian Kurtsiefer, Cesare Soci,
• Abstract要約: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は量子フォトニック集積回路のコンポーネントを可能にする。 SNSPDを用いたインライン検出の概念を導入し、超コンパクトデバイスフットプリント内での高度な量子計測を容易にする。 BIC結合型インライン検出器のオンチップ効率は80%以上,回収時間は2ns以下,固有ジッタは70ps以下であった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Superconducting nanowire single-photon detectors (SNSPDs) are enabling components of quantum photonic integrated circuits for their ease of fabrication and unsurpassed performance. While several approaches for SNSPDs integration are being pursued, scalability and interfacing with electrical readout circuits remain challenging. Here we introduce the concept of inline detection with SNSPDs, facilitating advanced quantum measurements within an ultra-compact device footprint. To establish this approach, we develop a photonic bound states in the continuum (BIC) platform based on etchless polymer waveguides, which substantially suppress parasitic scattering at detector terminations while ensuring compatibility with standard photonic substrates and cryogenic operation. We show BIC-coupled inline detectors with on-chip efficiency exceeding 80%, recovery time of less than 2 ns, and intrinsic jitter of less than 70 ps. As a proof of principle, we implement a Hanbury Brown and Twiss interferometer with footprint of 60x6 um2, and a photon number resolving detector for discrimination of collinear photon pairs. The demonstration of accurate and reliable inline quantum measurements within a simple and scalable photonic architecture offers a viable pathway to realize more complex quantum circuit functionalities, such as higher-order correlation measurements, quantum state tomography, and multi-photon subtraction.
• Abstract（参考訳）: 超伝導ナノワイヤ単光子検出器(SNSPD)は、量子フォトニック集積回路の部品を、製造が容易で、通過しない性能で実現している。 SNSPD統合のためのいくつかのアプローチが追求されているが、拡張性と電気リードアウト回路との相互接続は依然として困難である。 本稿では,超コンパクトデバイスフットプリント内での高度な量子計測を容易にする,SNSPDを用いたインライン検出の概念を紹介する。 本手法を確立するために, エッチング性高分子導波路をベースとした連続体(BIC)プラットフォームにおいて, 標準フォトニック基板との整合性を確保しつつ, 検出器終端における寄生散乱を著しく抑制するフォトニックバウンド状態を開発する。 BIC結合型インライン検出器のオンチップ効率は80%以上,回収時間は2ns以下,固有ジッタは70ps以下であった。 原理の証明として,60x6 um2のフットプリントを持つHanbury Brown and Twiss干渉計と,コリニア光子対の識別のための光子数分解検出器を実装した。 単純でスケーラブルなフォトニックアーキテクチャにおける高精度で信頼性の高いインライン量子測定の実証は、高次相関測定、量子状態トモグラフィ、マルチ光子サブトラクションなど、より複雑な量子回路機能を実現するための実行可能な経路を提供する。

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