論文の概要: Efficient and broadband quantum frequency comb generation in a monolithic AlGaAs-on-insulator microresonator

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.08289v1
• Date: Tue, 13 Jan 2026 07:30:15 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-14 18:27:19.0992
• Title: Efficient and broadband quantum frequency comb generation in a monolithic AlGaAs-on-insulator microresonator
• Title（参考訳）: モノリシックAlGaAsオン絶縁体マイクロ共振器における高効率および広帯域量子周波数コム生成
• Authors: Xiaodong Zheng, Xu Jing, Chenbo Liu, Yufu Li, Runqiu He, Lina Xia, Fei Wang, Yuechan Kong, Tangsheng Chen, Liangliang Lu, Jiayun Dai, Bin Niu,
• Abstract要約: フォトニック周波数符号化は、確立された光通信技術との自然な整合性を考えると、特に有効なアプローチである。 本稿では,AlGaAs-on-insulatorをベースとした高効率チップスケールのマルチ波長量子光源について述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.609964776547779
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The exploration of photonic systems for quantum information processing has generated widespread interest in multiple cutting-edge research fields. Photonic frequency encoding stands out as an especially viable approach, given its natural alignment with established optical communication technologies, including fiber networks and wavelength-division multiplexing systems. Substantial reductions in hardware resources and improvements in quantum performance can be expected by utilizing multiple frequency modes. The integration of nonlinear photonics with microresonators provides a compelling way for generating frequency-correlated photon pairs across discrete spectral modes. Here, by leveraging the high material nonlinearity and low nonlinear loss, we demonstrate an efficient chip-scale multi-wavelength quantum light source based on AlGaAs-on-insulator, featuring a free spectral range of approximately 200 GHz at telecom wavelengths. The optimized submicron waveguide geometry provides both high effective nonlinearity (~550 m$^{-1}$W$^{-1}$) and broad generation bandwidth, producing eleven distinct wavelength pairs across a 35.2 nm bandwidth with an average spectral brightness of 2.64 GHz mW$^{-2}$nm$^{-1}$. The generation of energy-time entanglement for each pair of frequency modes is verified through Franson interferometry, yielding an average net visibility of 93.1%. With its exceptional optical gain and lasing capabilities, the AlGaAs-on-insulator platform developed here shows outstanding potential for realizing fully integrated, ready-to-deploy quantum photonic systems on chip.
• Abstract（参考訳）: 量子情報処理のためのフォトニックシステムの探索は、複数の最先端の研究分野で広く関心を集めている。 光周波数符号化は、ファイバネットワークや波長分割多重化システムなど、確立された光通信技術と自然に連携しているため、特に有効なアプローチである。 ハードウェアリソースの実質的な削減と量子性能の改善は、複数の周波数モードを利用することで期待できる。 非線形フォトニックとマイクロ共振器の統合は、離散スペクトルモード間で周波数関連光子対を生成する魅力的な方法を提供する。 本稿では,AlGaAs-on-insulatorをベースとした高材料非線形性と低非線形損失を生かして,高波長帯で約200GHzのスペクトル域を有する高効率チップスケールのマルチ波長量子光源を実証する。 最適化されたサブミクロン導波路幾何は、高効率な非線形性(~550 m$^{-1}$W$^{-1}$)と広帯域性の両方を提供し、平均スペクトル輝度が2.64 GHz mW$^{-2}$nm$^{-1}$で、35.2 nm帯域で11個の異なる波長対を生成する。 周波数モード毎のエネルギー時間の絡み合いの発生は、フランソン干渉法によって検証され、平均的なネット可視性は93.1%である。 ここで開発されたAlGaAs-on-insulatorプラットフォームは、例外的な光学ゲインとラシング機能により、チップ上に完全に統合された、準備の整った量子フォトニクスシステムを実現するための優れた可能性を示している。

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