論文の概要: High-fidelity entangled photon pairs from a quantum-dot-based single-photon source

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.29971v1
• Date: Tue, 31 Mar 2026 16:34:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-04-01 15:25:03.863037
• Title: High-fidelity entangled photon pairs from a quantum-dot-based single-photon source
• Title（参考訳）: 量子ドット型単一光子源からの高忠実絡み合った光子対
• Authors: Malwina A. Marczak, Spencer J. Johnson, Mark R. Hogg, Timon L. Baltisberger, Nathan Arnold, Benjamin E. Nussbaum, Clotilde M. N. Pillot, Sascha R. Valentin, Arne Ludwig, Paul G. Kwiat, Richard J. Warburton,
• Abstract要約: 絡み合った光子対は量子技術においてユビキタスな資源であり、量子鍵分布や量子ネットワークに用いられる。 可変マイクロキャビティに結合した半導体量子ドット(QD)を用いて,光子対の共振特性を示す。 本研究は,半導体QDを量子ネットワーク互換の交換可能な光子対生成用プラットフォームとして確立し,0.5Gpairs/sを超えるエンタングルメント生成率を実現した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.2911874889696775
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Entangled photon pairs are a ubiquitous resource in quantum technologies, used in quantum key distribution and quantum networking as well as fundamental tests of non-locality. For scalable quantum networks, pairs that are indistinguishable in all unentangled degrees of freedom are essential, as they enable high-fidelity entanglement swapping across network nodes. To date the most-studied sources of "swappable" entangled photon pairs have been based on spontaneous parametric down-conversion (SPDC) in non-linear crystals. However, the probabilistic nature and unavoidable trade-off between brightness and unwanted multi-photon emission limits their performance in lossy channels. Here, we demonstrate a high-fidelity source of "swappable" entangled photon pairs using a semiconductor quantum dot (QD) coupled to a tunable microcavity. By actively modulating the QD emission between orthogonal polarisation states, delaying one path in a low-loss Herriott cell, and recombining the two on a balanced beam splitter, we generate entangled photon pairs with a fidelity of $96.1\pm0.5$ %. We identify and mitigate fidelity-limiting factors, achieving a maximum fidelity of $98.1\pm0.5$ % through time-resolved post-selection. The scheme suppresses residual multi-photon events concentrated near the excitation pulse and has only a modest impact on the rate. Furthermore, the photons are mutually indistinguishable, enabling efficient entanglement swapping. Our results establish semiconductor QDs as a viable platform for quantum network-compatible swappable entangled photon pair generation, with feasible entanglement generation rates exceeding 0.5 Gpairs/s.
• Abstract（参考訳）: 絡み合った光子対は量子技術においてユビキタスな資源であり、量子鍵分布や量子ネットワークや非局所性の基本的な試験に用いられる。 スケーラブルな量子ネットワークでは、ネットワークノード間の高忠実な絡み合わせを可能にするため、あらゆる自由度で区別できないペアが不可欠である。 現在まで、最も研究されている「結合可能な」光子対は、非線形結晶の自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)に基づいている。 しかし、明るさと望ましくない多光子放出の間の確率的性質と避けられないトレードオフは、損失チャネルにおけるその性能を制限している。 ここでは、半導体量子ドット(QD)と可変マイクロキャビティを結合した「飽和」光子対の高忠実度源を実証する。 直交偏光状態間のQD放出を積極的に調整し、低損失のHerriottセル内の1つの経路を遅延させ、バランスの取れたビームスプリッタ上で2つの経路を再結合することにより、9.6.1\pm0.5$%の忠実度を持つ絡み合った光子対を生成する。 我々は,時間分解後選択によって最大忠実度9,8.1\pm0.5$ %のフィデリティを達成し,フィデリティ制限因子を同定し緩和する。 このスキームは、励起パルス付近に集中する残留多光子事象を抑制し、その速度に緩やかな影響しか与えない。 さらに、光子同士の相違が無く、効率的な絡み合わせが可能である。 本研究は,半導体QDを量子ネットワーク互換の交換可能な光子対生成用プラットフォームとして確立し,0.5Gpairs/sを超えるエンタングルメント生成率を実現した。

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