論文の概要: Cryogenic Graphene-Based Phase Modulators for Quantum Information Processing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.00112v1
• Date: Thu, 30 Apr 2026 18:08:12 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-04 17:43:28.699142
• Title: Cryogenic Graphene-Based Phase Modulators for Quantum Information Processing
• Title（参考訳）: 量子情報処理のための低温グラフェン系位相変調器
• Authors: Leonard Barboza Navarro, Maria Carolina Volpato, Alisson Ronieri Cadore, Pierre-Louis de Assis,
• Abstract要約: 窒化ケイ素導波路上に集積した小型二層グラフェン(G)電気光学位相変調器について理論的検討を行った。 低温動作はFermi-Dirac分布を鋭くすることでデバイス性能を向上させることを示す。 実際の電圧制約の下で挿入損失とデバイスのフットプリントを同時に最小化する機構を同定する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Electro-optic modulators are key components for photonic quantum computing, particularly in fully cryovenic integrated platforms where low loss and compactness are critical. We present a systematic theoretical investigation of compact dual-layer graphene (DSLG) electro-optic phase modulators integrated on silicon nitride waveguides, with emphasis on cryogenic operation. By combining electromagnetic simulations with a physically consistent description of graphene conductivity based on the Kybo formalism, we analyze the interplay between electrostatic tuning, optical mode confinement, and material-dependent losses. We show that cryogenic operation enhances device performance by sharpening the Fermi-Dirac distribution, enabling access to the Pauli-blocking regime at lower Fermi levels and reducing the required modulation length. Through optimization of the waveguide geometry, dielectric spacer thickness and permittivity, and graphene quality, we identify regimes that simultaneously minimize insertion loss and device footprint under realistic voltage constraints. The optimized designs achieve near-pure phase modulation with insertion losses below 0.3 dB and modulation lengths below 50 um at 10 K, while maintaining GHz-scale bandwidths. These results provide quantitative design guidelines for low-loss, compact, cryogenic graphene phase modulators for scalable integrated quantum photonics.
• Abstract（参考訳）: 電子光学変調器は光量子コンピューティングの鍵となる要素であり、特に低損失とコンパクト性が重要となる完全に低温の集積プラットフォームにおいてである。 本研究では, 窒化ケイ素導波路上に集積した小型二層グラフェン(DSLG)電気光学位相変調器の理論的検討を行い, 低温動作に着目した。 電磁シミュレーションとキボ形式に基づくグラフェン伝導率の物理的に一貫した記述を組み合わせることで、静電チューニング、光モード閉じ込め、材料依存損失の相互作用を分析する。 低温動作はFermi-Dirac分布を鋭くすることでデバイス性能を向上し,より低いFermiレベルのPauli遮断機構にアクセスでき,必要な変調長を低減できることを示す。 導波路形状,誘電体スペーサ厚,誘電率,グラフェン品質を最適化することにより,実際の電圧制約下での挿入損失とデバイスフットプリントを同時に最小化する機構を同定する。 最適化された設計は、挿入損失が0.3dB未満、変調長が10Kで50馬力以下で、GHzスケールの帯域幅を維持しながら、ほぼ純位相変調を実現する。 これらの結果は、スケーラブルな集積量子フォトニクスのための低損失でコンパクトで低温のグラフェン相変調器のための定量的な設計ガイドラインを提供する。

関連論文リスト

• Quantum Hall Effect at 0.002T [46.680073344221626]
  超薄い六方晶窒化ホウ素層で分離した二層グラフェンアーキテクチャを用いて, 外部不均一性の顕著な低減効果を示した。 シュブニコフ・デ・ハース振動は1mT以下の磁場で発生し、整数量子ホールの特徴は0.002Tで観測される。 これらの結果は、グラフェン系ヘテロ構造における強相関電子相の研究にプラットフォームが適していることを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2026-01-22T14:40:33Z)
• Dynamic control of dipole decay rate via graphene plexcitons [1.8925617030516928]
  強い結合状態における可変プレクシトニックモードを利用してダイポールの崩壊速度の動的変調を示す。 プレクシトニックピークは、非共鳴カップリングにおいても、素のグラフェンプラズモンとは対照的に、よりシャープな直線幅を示す。 提案手法は,プログラム可能なエミッション制御のための汎用プラットフォームを実証し,再構成可能な量子フォトニクスデバイスを開発するための有望な経路を提供する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-10-22T09:15:49Z)
• Quadrature squeezing in a nanophotonic microresonator [42.29248343585333]
  フォトニック結晶マイクロ共振器において, 2重励起自発4波混合による1モード4次スクイージングを示す。 その結果、量子増幅干渉計、ガウスボソンサンプリング、コヒーレントイジングマシン、および普遍量子コンピューティングのための統合された励起光源への有望な経路が開かれた。
  論文  参考訳（メタデータ） (2025-02-24T17:09:10Z)
• Fundamental charge noise in electro-optic photonic integrated circuits [4.761541833383986]
  突発的に帯電するキャリア密度変動は、最近出現した電子光学フォトニック集積回路において、新しいノイズ過程を引き起こすことを示す。 ポッケルス集積フォトニクスの基本的な限界として、電気的ジョンソン・ニキストノイズを確立した。
  論文  参考訳（メタデータ） (2023-08-29T16:02:42Z)
• High-efficiency microwave-optical quantum transduction based on a cavity electro-optic superconducting system with long coherence time [52.77024349608834]
  マイクロ波と光子の間の周波数変換は、超伝導量子プロセッサ間のリンクを作るための鍵となる技術である。 本稿では, 長コヒーレンス時間超伝導電波周波数(SRF)キャビティに基づくマイクロ波光プラットフォームを提案する。 2つのリモート量子システム間の密接な絡み合い発生の忠実さは、低マイクロ波損失により向上することを示す。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-06-30T17:57:37Z)
• Slowing down light in a qubit metamaterial [98.00295925462214]
  マイクロ波領域の超伝導回路は 未だにそのような装置を欠いている 共振導波路に結合した8量子ビットからなる超伝導メタマテリアルにおいて、電磁波の減速を実証した。 本研究は, 超伝導回路の高柔軟性を実証し, カスタムバンド構造を実現することを目的とした。
  論文  参考訳（メタデータ） (2022-02-14T20:55:10Z)
• Tuning the mode-splitting of a semiconductor microcavity with uniaxial stress [49.212762955720706]
  この研究では、n-i-pヘテロ構造を組み込んだ「ボットム」半導体分散ブラッグリフレクタ(DBR)からなるオープンマイクロキャビティを用いる。 半導体DBRに一軸応力を印加することでモード分割を調整できる可逆的インサイト手法を実証する。 モード分割とストップバンド間のチューニングに関する徹底的な研究は、結果の背後にあるメカニズムを定量的に理解する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2021-02-18T13:38:32Z)
• Inverse-designed photon extractors for optically addressable defect qubits [48.7576911714538]
  フォトニックデバイスの逆設計最適化は、スピン光子インタフェースの臨界パラメータを調整する際に、前例のない柔軟性を実現する。 逆設計のデバイスは、単一の光子エミッタのスケーラブルな配列の実現、新しい量子エミッタの迅速なキャラクタリゼーション、センシングと効率的な隠蔽機構を実現する。
  論文  参考訳（メタデータ） (2020-07-24T04:30:14Z)

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。