論文の概要: Integrated polarization-entangled photon source for wavelength-multiplexed quantum networks

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.22680v1
• Date: Thu, 27 Nov 2025 18:30:01 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-01 19:47:55.6792
• Title: Integrated polarization-entangled photon source for wavelength-multiplexed quantum networks
• Title（参考訳）: 波長多重量子ネットワークのための集積偏光-絡み合った光子源
• Authors: Xiaodong Shi, Yue Li, Jinyi Du, Lin Zhou, Ran Yang, En Teng Lim, Sakthi Sanjeev Mohanraj, Mengyao Zhao, Xu Chen, Xiaojie Wang, Guangxing Wu, Hao Hao, Veerendra Dhyani, Sihao Wang, Alexander Ling, Di Zhu,
• Abstract要約: 薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)上における簡易だが高効率なオンチップ偏光共役光子対光源について述べる。 本装置では, 単一ナノフォトニック導波路におけるタイプ0とタイプIの自発的パラメトリックダウンコンバージョンを逐次サポートする2つの準位相マッチング(D-QPM)を用いる。 最大50kmの大都市ファイバリンク上に展開する4ユーザ量子ネットワークにおいて,波長多重絡み合い分布を実現する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 49.82426139329382
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Entangled photons are fundamental resources for quantum communication, computing, and networking. Among them, polarization-entangled photon pairs play an important role due to their straightforward state manipulation and direct use in quantum key distribution, teleportation, and network protocols. However, realizing compact, efficient, and scalable polarization-entangled sources that meet the requirements of practical deployment remains a major challenge. Here, we present a simple yet high-performance on-chip polarization-entangled photon-pair source on thin-film lithium niobate (TFLN). Our device employs dual quasi-phase matching (D-QPM) that sequentially supports type-0 and type-I spontaneous parametric down-conversion in a single nanophotonic waveguide, eliminating the need for interferometers, polarization rotators, or other complex circuits. The source directly produces high-fidelity Bell states with broad bandwidth, high brightness, and low noise. Using this integrated platform, we realize wavelength-multiplexed entanglement distribution in a four-user quantum network deployed over metropolitan fiber links up to 50 km. These results establish a robust and scalable pathway toward practical quantum communication systems and multi-user quantum mesh networks based on integrated photonics.
• Abstract（参考訳）: 絡み合った光子は、量子通信、コンピューティング、ネットワークの基本的なリソースである。 このうち、偏光に絡み合った光子対は、直接の状態操作と量子鍵分布、テレポーテーション、ネットワークプロトコルの直接利用により重要な役割を果たす。 しかし、実用的展開の要求を満たすコンパクトで効率的でスケーラブルな偏光に絡み合ったソースを実現することは大きな課題である。 ここでは, 薄膜ニオブ酸リチウム (TFLN) 上に, 簡易かつ高効率なオンチップ偏光結合型光子対光源を提案する。 本装置では, 干渉計, 偏光回転子, その他の複雑な回路の必要をなくし, 単光導波路におけるタイプ0とタイプIの自発的なパラメトリックダウンコンバージョンを逐次サポートする2つの準位相マッチング (D-QPM) を用いる。 ソースは、広帯域、高輝度、低ノイズの高忠実度ベル状態を直接生成する。 この統合プラットフォームを用いて,大都市ファイバリンク上に展開された4ユーザ量子ネットワークにおける波長多重絡み合い分布を最大50kmまで実現した。 これらの結果は、実用的な量子通信システムや、統合フォトニクスに基づくマルチユーザ量子メッシュネットワークへの堅牢でスケーラブルな経路を確立する。

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