論文の概要: Quantum squeezing in an all-resonant periodically poled lithium niobate microresonator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2602.22693v1
- Date: Thu, 26 Feb 2026 07:10:57 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-02-27 18:41:22.569348
- Title: Quantum squeezing in an all-resonant periodically poled lithium niobate microresonator
- Title（参考訳）: 全共振周期型ニオブ酸リチウムマイクロ共振器における量子スクイーズ
- Authors: Xinyi Ren, Reshma Kopparapu, Tushar Sanjay Karnik, Chun-Ho Lee, Kiwon Kwon, Clayton Cheung, Yue Yu, Shi-Yuan Ma, Bo-Han Wu, Ran Yin, Lian Zhou, Quntao Zhuang, Dirk Englund, Zaijun Chen, Mengjie Yu,
- Abstract要約: 二次プラットフォームは、より強力なパラメトリック相互作用、低いポンプパワー要求、より優れたスペクトル工学的柔軟性を提供する。
薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)フォトニックチップに強いブロードバンド圧縮光発生を示す。
縮光スペクトルが10.3 THzを超えるデジェネリアシーにおける単一モードのスクイージングを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.4001763612289
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Quantum noise limits the sensitivity of optical measurements, but squeezed states of light enable quantum-enhanced metrology, sensing, and information processing. Most on-chip squeezed-light sources rely on Kerr ($χ^{(3)}$) nonlinearities, remain limited by pump power and excess loss constraints. Quadratic ($χ^{(2)}$) platforms instead provide stronger parametric interactions, lower pump power requirements, and greater spectral engineering flexibility. Here, we demonstrate strong, broadband squeezed-light generation on a thin-film lithium niobate (TFLN) photonic chip using a dual-resonant optical parametric amplifier implemented in a single periodically poled LN (PPLN) microresonator. Near-full-depth domain inversion is achieved simultaneously with highly over-coupled resonances, exhibiting escape efficiencies exceeding 90% and intrinsic quality factors above 2.5 million in a 0.6 mm$^2$ X-cut TF-PPLN resonator, enabling efficient squeezing at 1587 nm when pumped at 793.5 nm. Operating in the continuous-wave regime, we directly measure -0.81 dB of squeezing below the shot-noise limit with a pump power of 27 mW, together with +4.29 dB of anti-squeezing. From these measurements, we infer an on-chip squeezing level of -7.52 dB $\pm$ 0.22 dB (95% confidence interval: [-7.96,-7.10] dB), and an on-chip anti-squeezing level of +9.62 dB $\pm$ 0.25 dB. We demonstrate single-mode squeezing at degeneracy with a squeezed-light spectrum exceeding 10.3 THz. This work reports the highest squeezing ratio among integrated $χ^{(2)}$ cavity platforms and the first quasi-phase matched, fully resonant $χ^{(2)}$ cavity squeezer on chip, establishing a scalable route to fully integrated power-efficient squeezed-light sources for quantum-enhanced sensing and metrology.
- Abstract（参考訳）: 量子ノイズは光学的測定の感度を制限するが、光の圧縮された状態は量子的に強化されたメトロジー、センシング、情報処理を可能にする。
ほとんどのオンチップの圧縮光源はKerr(2ドル)の非線形性に依存しており、ポンプパワーと過剰な損失制約によって制限されている。
擬似的な$ ^{(2)}$) プラットフォームは、より強力なパラメトリックな相互作用、ポンプパワーの要求の低さ、よりスペクトル工学的な柔軟性を提供する。
そこで本研究では,PPLNマイクロ共振器に実装したデュアル共振光パラメトリック増幅器を用いて,薄膜ニオブ酸リチウム(TFLN)フォトニックチップ上で,強いブロードバンド圧縮光発生を示す。
ほぼ完全なドメイン反転は高度に結合された共鳴と同時に達成され、793.5nmの励起で1587nmで効率よくスクイーズできる0.6 mm$^2$ X-cut TF-PPLN共振器において、脱出効率が90%以上、本質的な品質因子が2.5百万以上である。
連続波状態での動作では, ショットノイズ限界以下で-0.81dB, ポンプ出力27mW, および+4.29dBのアンチ・スクイーズを直接測定する。
これらの測定から、オンチップのスクイーズレベルが-7.52 dB $\pm$ 0.22 dB(95%信頼区間: [-7.96,-7.10] dB)、オンチップのアンチスクイーズレベルが+9.62 dB $\pm$ 0.25 dBと推定した。
縮光スペクトルが10.3 THzを超えるデジェネリアシーにおける単一モードのスクイージングを実証した。
本研究は, 集積化$ ^^{(2)}=キャビティ・プラットフォームと, 第1準位相が一致し, 完全共振$ ^^{(2)}$キャビティ・サスペンサーがチップ上に成立し, 量子増感およびメトロジーのために, 完全統合された電力効率の圧縮光源へのスケーラブルな経路を確立することを報告した。
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