論文の概要: High-purity frequency-degenerate photon pair generation via cascaded SFG/SPDC in thin film lithium niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.13248v1
- Date: Mon, 15 Dec 2025 11:59:33 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.65017
- Title: High-purity frequency-degenerate photon pair generation via cascaded SFG/SPDC in thin film lithium niobate
- Title（参考訳）: 薄膜ニオブ酸リチウムのカスケードSFG/SPDCによる高純度周波数縮退光子対生成
- Authors: Olivia Hefti, Marco Clementi, Enrico Melani, Jean-Etienne Tremblay, Andrea Volpini, Yesim Koyaz, Homa Zarebidaki, Ivan Prieto, Olivier Dubochet, Daniele Bajoni, Charles Caër, Hamed Sattari, Camille-Sophie Brès, Matteo Galli, Davide Grassani,
- Abstract要約: 本稿では,周波数分解光子対を生成するデュアルポンプ方式を提案する。
層状薄膜窒化リチウム導波管の概念を実験的に検証し, SI1.0(3)e5hertz/nm/ミリワットの輝度の周波数縮退光子対生成を実現した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Frequency-degenerate photon pairs generated using nonlinear photonic integrated devices are a crucial resource for scalable quantum information processing and metrology. However, their realization is hindered by unwanted parametric processes occurring within the same phase matching band, which degrade the signal-to-noise ratio and reduce the purity of the associated quantum states. Here, we propose a dual-pump scheme to produce frequency-degenerate photon pairs, based on cascaded sum-frequency generation and spontaneous parametric down-conversion occurring within a single waveguide, while strongly suppressing parasitic photon pair generation from single-pump processes. This approach significantly simplifies the design compared to microresonator-based methods and enables both pumping and collection of photon pairs entirely in the telecom band. We experimentally validate the concept in a layer-poled thin film lithium niobate waveguide, achieving frequency-degenerate photon pair generation with a brightness of \SI{1.0(3)e5}{\hertz \per \nm \per \square \milli \watt } and a 40 dB suppression of unwanted single-pump processes.
- Abstract（参考訳）: 非線形フォトニック集積デバイスを用いて生成する周波数縮退光子対は、スケーラブルな量子情報処理とメトロジーにとって重要な資源である。
しかし、それらの実現は、同じ位相マッチングバンド内で発生する望ましくないパラメトリックプロセスによって妨げられ、信号対雑音比を低下させ、関連する量子状態の純度を低下させる。
本稿では、単一導波路内で発生するカスケード的な総周波発生と自発的なパラメトリックダウンコンバージョンに基づく周波数分解光子対を生成するための双対励起光子対生成法を提案する。
このアプローチはマイクロ共振器方式に比べて設計を著しく単純化し、光子対のポンプと集光を通信帯域内で完全に行うことができる。
層状薄膜窒化リチウム導波管の概念を実験的に検証し,SI{1.0(3)e5}{\hertz \per \nm \per \square \milli \watt } の輝度の周波数縮退光子対生成と,望ましくない単一励起過程の40dB抑制を実現した。
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