論文の概要: Wafer-Scale Squeezed-Light Chips
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.10445v1
- Date: Fri, 12 Sep 2025 17:51:51 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-09-15 16:03:08.190572
- Title: Wafer-Scale Squeezed-Light Chips
- Title（参考訳）: ウエハスケールスクイーズライトチップ
- Authors: Shuai Liu, Kailu Zhou, Yuheng Zhang, Abdulkarim Hariri, Nicholas Reynolds, Bo-Han Wu, Zheshen Zhang,
- Abstract要約: 完全に相補的な金属酸化物半導体(CMOS)互換窒化ケイ素(Si$_3$N$_4$)PICプラットフォーム上での2モード圧縮真空状態のウェハスケール製造について報告する。
4インチのウェハを横切ると、8 は2.9-3.1 dB の収率、0.2$ dB の変量で直接測定される。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 12.435824870106941
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Squeezed-light generation in photonic integrated circuits (PICs) is essential for scalable continuous-variable (CV) quantum information processing. By suppressing quantum fluctuations below the shot-noise limit, squeezed states enable quantum-enhanced sensing and serve as a standard resource for CV quantum information processing. While chip-level squeezed-light sources have been demonstrated, extending this capability to the wafer level with reproducible strong squeezing to bolster large-scale quantum-enhanced sensing and information processing has been hindered by squeezed light's extreme susceptibility to device imperfections. Here, we report wafer-scale fabrication, generation, and characterization of two-mode squeezed-vacuum states on a fully complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS)-compatible silicon nitride (Si$_3$N$_4$) PIC platform. Across a 4-inch wafer, 8 dies yield 2.9-3.1 dB directly measured quadrature squeezing with $< 0.2$ dB variation, demonstrating excellent uniformity. This performance is enabled by co-integrating ultralow-loss, strongly overcoupled high-$Q$ microresonators, cascaded pump-rejection filters, and low-loss inverse-tapered edge couplers. The measurements agree with a first-principles theoretical model parameterized solely by independently extracted device parameters and experimental settings. The measured squeezing level can be further improved by enhancing the efficiencies of off-chip detection and chip-to-fiber coupling. These results establish a reproducible, wafer-scale route to nonclassical-light generation in integrated photonics and lay the groundwork for scalable CV processors, multiplexed entanglement sources, and quantum-enhanced sensing.
- Abstract（参考訳）: フォトニック集積回路(PIC)におけるSqueezed-light生成は、スケーラブルな連続可変(CV)量子情報処理に不可欠である。
ショットノイズ限界以下の量子揺らぎを抑えることにより、圧縮された状態は量子強調センシングを可能にし、CV量子情報処理の標準リソースとして機能する。
チップレベルの圧縮光源が実証されているが、この能力は再現可能な強いスクイーズによってウェハレベルにまで拡張され、大規模な量子化センシングと情報処理がデバイス不完全性に対するシャープライトの極度な感受性によって妨げられている。
本稿では, 完全に相補的な金属-酸化物-半導体(CMOS)対応窒化ケイ素(Si$_3$N$_4$)PICプラットフォーム上でのウェハスケール作製, 生成, キャラクタリゼーションについて報告する。
4インチのウエハを横切ると、8 は2.9-3.1 dB の収率と$<0.2$ dB の変量を直接測定し、優れた均一性を示す。
この性能は、超低損失、高結合高Q$マイクロ共振器、カスケードポンプリジェクションフィルタ、低損失逆テーパーエッジカップラを併用することにより実現される。
これらの測定は、独立に抽出されたデバイスパラメータと実験的な設定によってのみパラメータ化される第一原理理論モデルと一致している。
オフチップ検出とチップ・ツー・ファイバ結合の効率を高めることにより、測定されたスクイーズレベルをさらに向上することができる。
これらの結果は、集積フォトニクスにおける非古典的な光発生への再現可能なウェハスケールの経路を確立し、スケーラブルなCVプロセッサ、多重エンタングルメント源、量子エンハンスドセンシングの基礎となる。
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