論文の概要: Chip-integrated metasurface-enabled single-photon skyrmion sources
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06657v1
- Date: Sat, 10 Jan 2026 19:20:35 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-01-13 19:08:00.922816
- Title: Chip-integrated metasurface-enabled single-photon skyrmion sources
- Title（参考訳）: チップ集積メタサーフェス対応単一光子スカイミオン源
- Authors: Xujing Liu, Yinhui Kan, Shailesh Kumar, Liudmilla F. Kulikova, Valery A. Davydov, Viatcheslav N. Agafonov, Sergey I. Bozhevolnyi,
- Abstract要約: MetaQEプラットフォームは、単一光子スカイミオンの室温オンチップ生成を可能にする。
QEとプロプライエタリに設計されたメタ原子の表面配列間の近接場結合はスピン軌道相互作用を媒介する。
我々は高次反スケミオンやスケミオニウムを含む様々なスカイミオニオン状態を実現する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.6840587119863305
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Skyrmions, topologically stable field configurations, have recently emerged in classical optics as structured light for high-density data applications. Achieving controllable on-chip generation of single-photon skyrmions, while being highly desirable for quantum information technologies, remains challenging due to the nanoscale confinement of quantum emitters (QEs). Here we demonstrate a metasurface-integrated quantum emitter (metaQE) platform enabling room-temperature on-chip generation of single-photon skyrmions. Near-field coupling between QEs and propitiously designed surface arrays of meta-atoms mediates spin-orbit interaction, transforming nanoscale-localized dipole emission into free-propagating topologically structured photonic modes. By exploiting this approach for structuring quantum emission from different color centers in nanodiamonds, we realize diverse skyrmionic states, including high-order anti-skyrmions and skyrmionium, and thereby demonstrate its universality across QEs. Our work establishes a unified framework for on-chip structured quantum light sources, offering versatile control of high-dimensional topological states, such as skyrmions, and advancing scalable quantum photonic technologies.
- Abstract（参考訳）: トポロジカルに安定なフィールド構成であるスカイミオンは、近年、高密度データ応用のための構造化光として古典光学において出現している。
単一光子スカイミオンの制御可能なオンチップ生成を実現することは、量子情報技術に非常に望ましいが、量子エミッタ(QE)のナノスケールの閉じ込めのため、依然として困難である。
ここでは,一光子スカイミオンの室温オンチップ生成を可能にするメタサイト集積量子エミッタ (metaQE) プラットフォームを実証する。
QEとプロプライエタリに設計されたメタ原子の表面配列との近接場結合はスピン軌道相互作用を媒介し、ナノスケールの局所化された双極子放出を自由プロパゲートなトポロジカル構造を持つフォトニックモードに変換する。
このアプローチを利用してナノダイアモンドの異なる色中心からの量子放出を構造化することにより、高次反スケミオンやスケミニウムを含む様々なスカイミオン状態を実現し、QEの普遍性を実証する。
我々の研究は、オンチップで構造化された量子光源のための統一的な枠組みを確立し、スカイミオンのような高次元位相状態の多目的制御とスケーラブルな量子フォトニクス技術の進歩を提供する。
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