論文の概要: Enhanced spectral range of strain-induced tuning of quantum dots in circular Bragg grating cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.09155v1
• Date: Thu, 13 Nov 2025 01:36:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-11-13 22:34:54.437218
• Title: Enhanced spectral range of strain-induced tuning of quantum dots in circular Bragg grating cavities
• Title（参考訳）: 円ブラッグ格子キャビティにおけるひずみ誘起量子ドットチューニングのスペクトル範囲の増強
• Authors: Ivan Gamov, Matthias Sauter, Samuel Huber, Quirin Buchinger, Peter Gschwandtner, Ulrike Wallrabe, Sven Höfling, Tobias Huber-Loyola,
• Abstract要約: 絡み合いと単一光子の絡み合いは、絡み合いに基づく量子情報プロトコルの実装に不可欠である。 可変デバイスは、モノリシック圧電基板上に配置されたヒ素ガリウム(GaAs)ナノ膜に埋め込まれたヒ素インジウム(InAs)量子ドットから製造される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.24920597709854164
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Tunable sources of entangled and single photons are essential for implementing entanglement-based quantum information protocols, as quantum teleportation and entanglement swapping depend on photon indistinguishability. Tunable devices are fabricated from indium arsenide (InAs) quantum dots (QDs) embedded in gallium arsenide (GaAs) nanomembranes placed on monolithic piezoelectric substrates. Circular Bragg grating (CBG) resonators enhance emission brightness and exploit the Purcell effect; however, the inclusion of CBGs reduces strain-mediated tunability compared to planar nanomembranes. A simple and effective solution is introduced: filling the CBG trenches with a stiff dielectric (aluminum oxide) via atomic layer deposition (ALD) restores up to 95% of the tunability of planar structures. Finite element analysis (FEA) confirms that the tunability loss originates from bending in the device layers due to strain relief in the CBG geometry. Lowering the stiffness of intermediate layers between the QDs and the piezoelectric actuator, such as in bonding or reflector layers, further increases strain losses in uncoated CBGs. Coated devices maintain 98-99% strain-tuning efficiency across all simulated underlayer stiffnesses. The results demonstrate that advantageous optical cavity properties can be effectively combined with piezoelectric strain tuning, enabling scalable, bright, and tunable quantum light sources.
• Abstract（参考訳）: 量子テレポーテーションとエンタングルメントスワップは光子の不明瞭性に依存するため、絡み合いに基づく量子情報プロトコルを実装するには、絡み合いと単一光子の絡み合いの源が不可欠である。 可変デバイスは、モノリシック圧電基板上に配置されたガリウムヒ素(GaAs)ナノ膜に埋め込まれたインジウムヒ素(InAs)量子ドット(QD)から製造される。 円形ブラッググレーティング (CBG) 共振器は発光輝度を高め、パーセル効果を利用するが、CBGsの含有は平面ナノ膜に比べてひずみによるチューニング性を低下させる。 CBGトレンチを硬い誘電体(酸化アルミニウム)で充填する原子層沈着(ALD)は、平面構造のチューニング可能性の最大95%を復元する。 有限要素解析 (FEA) は, CBG 形状のひずみ緩和によりデバイス層が曲げることからチューナビリティ損失が生じることを確認した。 ボンディング層やリフレクタ層のようなQDと圧電アクチュエータとの間の中間層の剛性低下は、未被覆CBGのひずみ損失をさらに増大させる。 コーティングされたデバイスは、すべての模擬下地層剛性に対して98-99%のひずみ調整効率を維持している。 以上の結果から, 優れた光キャビティ特性と圧電ひずみチューニングを効果的に組み合わせることで, 拡張性, 明るさ, 波長可変な量子光源を実現することができることがわかった。

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