論文の概要: Efficient net-gain integrated optical parametric amplifier in the quantum regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.05982v1
- Date: Thu, 05 Feb 2026 18:30:05 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-06 18:49:09.121933
- Title: Efficient net-gain integrated optical parametric amplifier in the quantum regime
- Title（参考訳）: 量子状態における高効率ネットゲイン集積光パラメトリック増幅器
- Authors: Yung-Cheng Kao, Jiaqi Huang, Ian Briggs, Pao-Kang Chen, Linran Fan,
- Abstract要約: 光パラメトリック増幅器(OPA)は、従来の光増幅器の波長範囲と雑音制限を克服することを約束している。
本稿では,連続波網ゲインを用いた高効率統合OPAについて述べる。
我々の研究は、強度増幅、高効率、量子制限ノイズ、大帯域幅、連続波演算を備えた理想的な光増幅器に向けた重要な一歩である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.13645004478711
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Optical parametric amplifiers (OPAs) are promising to overcome the wavelength coverage and noise limitations in conventional optical amplifiers based on rare-earth doping and semiconductor gain. However, the high power requirement remains a major obstacle to the widespread use of OPAs. Integrated OPAs can in principle improve the pump efficiency with tight mode confinement; however, challenges associated with propagation loss, limited nonlinearity, and susceptibility to nanoscale fabrication imperfections prevent them from competing with conventional bulk and fiber-based OPAs. Here, we demonstrate a highly efficient integrated OPAs with continuous-wave net gain. The pump efficiency is improved by over one order of magnitude. Phase-sensitive gain of 23.5 dB is demonstrated, significantly exceeding previous integrated OPAs, using only 110 mW pump power and no cavity enhancement. This is achieved with parametric down-conversion in thin-film lithium niobate waveguides using the adapted poling technique to maintain the coherence of nonlinear interactions. Moreover, the high parametric gain exceeds fibre-chip-fibre losses, leading to appreciable net gain up to 10 dB. The 3 dB bandwidth is approximately 120 nm, covering telecommunication S-, C-, and Lbands. Quantum-limited noise performance is confirmed through the measurement of output field fluctuation below the classical limit. We further demonstrate that signalto-noise ratio in noisy optical communications can be increased by leveraging this efficient integrated OPA. Our work marks a significant step towards ideal optical amplifiers with strong amplification, high efficiency, quantum-limited noise, large bandwidth, and continuous-wave operation, unlocking new possibilities for next-generation photonic information processing systems.
- Abstract（参考訳）: 光パラメトリック増幅器(OPA)は、レアアースドーピングと半導体ゲインに基づく従来の光学増幅器の波長範囲とノイズ制限を克服することを約束している。
しかし,OPAの普及には,高出力化が大きな障害となっている。
集積型OPAは、基本的にはタイトモード閉じ込めによるポンプ効率の向上が可能であるが、伝播損失、限られた非線形性、ナノスケール加工の不完全性への感受性に関する課題は、従来のバルク・繊維系OPAと競合することを妨げている。
本稿では,連続波網ゲインを用いた高効率統合OPAについて述べる。
ポンプ効率は1桁以上改善される。
23.5dBの相感受性ゲインが,110mWのポンプパワーとキャビティの強化を伴わず,従来のOPAよりも大幅に向上した。
これは、非線形相互作用のコヒーレンスを維持するために、適応型ポーリング技術を用いて薄膜ニオブ酸リチウム導波路のパラメトリックダウンコンバージョンによって達成される。
さらに、高いパラメトリックゲインはファイバーチップ繊維の損失を超過し、10dBの純ゲインを達成できる。
3dB帯域幅は約120nmで、通信S-、C-、Lバンドをカバーする。
古典的限界以下の出力場変動の測定により、量子制限ノイズ性能を確認した。
さらに、この効率的な統合OPAを活用することで、ノイズの多い光通信における信号対雑音比を増大させることができることを示す。
我々の研究は、高増幅、高効率、量子制限ノイズ、大帯域幅、連続波演算による理想的な光増幅器への重要な一歩であり、次世代フォトニック情報処理システムへの新たな可能性の解放である。
関連論文リスト
- DC-powered broadband quantum-limited microwave amplifier [0.0]
dcで駆動するブロードバンド増幅器は、量子限界の0.2光子以内で動作する。
ICTAは、3.5GHz帯域で13dBの平均ゲインを提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-22T22:07:08Z) - Hybridized-Mode Parametric Amplifier in Kinetic-Inductance Circuits [0.0]
NbTiNおよびNbN薄膜から作製した容量結合Kerr非線形共振器を用いた2モード速度インダクタンス増幅器
その結果、ブロードバンド、高出力、磁気抵抗量子制限増幅のためのロバストなプラットフォームとして、共振インダクタンス共振器が確立された。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-12-03T01:56:00Z) - Integrated polarization-entangled photon source for wavelength-multiplexed quantum networks [49.82426139329382]
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。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-11-27T18:30:01Z) - High-performance quantum frequency conversion using programmable unpoled nanophotonic waveguides [5.35543035500223]
ガリウムホスフィンヒド(InGaP)$chi(2)$ナノフォトニック導波路を用いて, テレコム(1550-nm)と可視(780-nm)バンド間の効率, 低ノイズ, 双方向QFCを実証した。
単一光子レベルよりかなり低いノイズを付加することにより、我々のプラットフォームは入力光子の量子コヒーレンスと絡み合いを保っている。
論文 参考訳（メタデータ） (2025-10-19T03:31:46Z) - All-optical modulation with single-photons using electron avalanche [66.27103948750306]
シリコン中の電子雪崩による全光変調を実証する。
我々のアプローチは、ギガヘルツ速度と、さらに高速な光スイッチングの可能性を開く。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-12-18T20:14:15Z) - Broadband CPW-based impedance-transformed Josephson parametric amplifier [13.002501537530513]
ブロードバンドインピーダンス変換ジョセフソンパラメトリック増幅器(IMPA)を用いたデバイスを提案する。
この装置は、平均飽和電力が-110dBmで、量子制限付ノイズに近い15(20)dBゲインに対して700(200)MHzの瞬時帯域幅を示す。
論文 参考訳（メタデータ） (2023-10-26T01:04:55Z) - Readout of a quantum processor with high dynamic range Josephson
parametric amplifiers [132.67289832617647]
デバイスは、帯域幅250-300MHzの50ドルOmega$環境と一致し、入力飽和電力は最大で-95dBm、20dBゲインとなる。
54キュービットのSycamoreプロセッサがこれらのデバイスをベンチマークするために使用された。
設計は、システムノイズ、読み出しフィデリティ、およびクビットのデフォーカスに悪影響を及ぼさない。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-09-16T07:34:05Z) - Topological Josephson parametric amplifier array: A proposal for directional, broadband, and low-noise amplification [39.58317527488534]
低ノイズマイクロ波増幅器は、量子技術や電波天文学などの分野で弱い信号を検出するために不可欠である。
サイトが少ないコンパクトデバイスは、数百MHzからGHzの範囲で20dB以上のゲインを達成できることを示す。
また、このデバイスは量子ノイズ限界付近で動作し、最大15%の加工障害に対するトポロジ的保護を提供する。
論文 参考訳（メタデータ） (2022-07-27T18:07:20Z) - Topologically Protecting Squeezed Light on a Photonic Chip [58.71663911863411]
集積フォトニクスは、導波路内部に厳密に光を閉じ込めることで非線形性を高めるエレガントな方法を提供する。
シリカチップに励起光を発生させることができる自発4波混合のトポロジカルに保護された非線形過程を実験的に実証した。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-06-14T13:39:46Z) - Floquet-Mode Traveling-Wave Parametric Amplifiers [2.691339855008848]
本稿では,Floquetモードの情報をエンコードするアンプを新たに導入する。
このようなフロケットモード増幅器は、情報の漏洩を防ぎ、量子効率(QE)と帯域幅のトレードオフを克服する。
論文 参考訳（メタデータ） (2021-04-16T17:54:46Z) - Tunable quantum photonics platform based on fiber-cavity enhanced single
photon emission from two-dimensional hBN [52.915502553459724]
本研究では, 化学気相蒸着により成長する多層hBNの欠陥中心と繊維系ファブリペロキャビティからなるハイブリッドシステムを提案する。
キャビティファンネリングにより, 最大50倍, 等強度のライン幅狭帯域化を実現した。
我々の研究は、実用的な量子技術において、繊維ベースのキャビティと結合した2次元材料を配置する上で重要なマイルストーンとなる。
論文 参考訳（メタデータ） (2020-06-23T14:20:46Z)
関連論文リストは本サイト内にある論文のタイトル・アブストラクトから自動的に作成しています。
指定された論文の情報です。
本サイトの運営者は本サイト（すべての情報・翻訳含む）の品質を保証せず、本サイト（すべての情報・翻訳含む）を使用して発生したあらゆる結果について一切の責任を負いません。