論文の概要: Quantum nonlinear parametric interaction in realistic waveguides: a comprehensive study

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2506.20184v1
• Date: Wed, 25 Jun 2025 07:25:53 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-26 21:00:42.641004
• Title: Quantum nonlinear parametric interaction in realistic waveguides: a comprehensive study
• Title（参考訳）: リアル導波路における量子非線形パラメトリック相互作用--包括的研究
• Authors: Tim F. Weiss, Akram Youssry, Alberto Peruzzo,
• Abstract要約: 本稿では,量子力学理論と統合導波路の古典的特性を設計するための工学的ツールを統合するためのモデリングフレームワークを提案する。 本研究は, 創製誤差と名目設計からの偏差が非線形光学応答に与える影響について考察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Nonlinear sources of quantum light are foundational to nearly all optical quantum technologies and are actively advancing toward real-world deployment. Achieving this goal requires fabrication capabilities to be scaled to industrial standards, necessitating precise modeling tools that can both guide device design within realistic fabrication constraints and enable accurate post-fabrication characterization. In this paper, we introduce a modeling framework that explicitly integrates the engineering tools used for designing classical properties of integrated waveguides with quantum mechanical theory describing the underlying nonlinear interactions. We analyze the validity and limitations of approximations relevant to this framework and apply it to comprehensively study how typical fabrication errors and deviations from nominal design -- common in practical waveguide manufacturing -- affect the nonlinear optical response. Our findings highlight, in particular, a critical sensitivity of the framework to group-velocity dispersion, the potentially disruptive role of geometric inhomogeneities in the waveguide, and an upper bound on single-mode squeezed-state generation arising from asymmetric group-velocity matching conditions.
• Abstract（参考訳）: 量子光の非線形源は、ほぼ全ての光学量子技術の基礎であり、現実の展開に向けて活発に進んでいる。 この目標を達成するためには、工業標準にスケールするために必要な製造能力が必要であり、現実的な製造制約の中でデバイス設計をガイドし、正確な後評価を可能にする、正確なモデリングツールが必要である。 本稿では,基礎となる非線形相互作用を記述する量子力学理論を用いて,集積導波路の古典的特性を設計するための工学的ツールを明示的に統合するモデリングフレームワークを提案する。 我々は,この枠組みに関連する近似の妥当性と限界を解析し,この手法を適用して,実用的な導波路製造において一般的な名目設計からの典型的な設計誤差と偏差が非線形光学応答に与える影響を包括的に研究する。 特に,非対称な群速度整合条件から生じる単モードの圧縮状態生成に対して,群速度分散に対するフレームワークの臨界感度,波導波路における幾何学的不均一性の潜在的破壊的役割,および上界が顕著である。

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