論文の概要: A Wafer-Scale Heterogeneous III-V-on-Silicon Nitride Quantum Photonic Platform
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.17738v1
- Date: Mon, 18 May 2026 01:39:06 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-19 17:57:48.506536
- Title: A Wafer-Scale Heterogeneous III-V-on-Silicon Nitride Quantum Photonic Platform
- Title（参考訳）: ウェハスケール不均一III-V-オンシリコン窒化物量子フォトニックプラットフォーム
- Abstract要約: 超低損失窒化ケイ素(SiN)フォトニクスと利得および強非線形材料の統合は、スケーラブルな量子回路への経路を提供する。
我々は,III-V層を直接ファストリーファブリックSiN回路に集積するウェハスケールIII-V-on-SiN量子フォトニックプラットフォームを実証した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 8.336893005557505
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Heterogeneous integration of gain and strongly nonlinear materials with ultra-low-loss silicon nitride (SiN) photonics offers a route to scalable quantum circuits, but concurrent wafer-scale manufacturability, low interlayer loss, and high performance have been challenging to realize. Here we demonstrate a wafer-scale III-V-on-SiN quantum photonic platform that directly integrates III-V layers to foundry-fabricated SiN circuits. The SiN layer provides 200-300 nm thick waveguides with $<1$ dB/m loss and a mature passive photonics ecosystem, while III-V materials provide large $χ^{\left(2\right)}$ and $χ^{\left(3\right)}$ nonlinearities for parametric gain, frequency conversion and quantum light generation. Adiabatic interlayer couplers yield $<25$ mdB loss to InGaP waveguides and resonators with intrinsic quality factors exceeding $10^6$, enabling $15\times$ brighter entanglement sources and efficient nonlinear conversion on SiN. Integrated components--including low-loss beam splitters, waveguide crossers, and tunable interferometers--are complemented by III-V lasers and InP photodetectors with amplifiers achieving up to $99^{+1}_{-12}\%$ quantum efficiency and $3$ GHz bandwidth. This architecture unites ultra-efficient sources, nonlinear elements and detectors on a wafer-scale, low-loss platform, establishing a path toward large-scale, low-noise quantum photonic systems.
- Abstract（参考訳）: 超低損失窒化ケイ素(SiN)フォトニクスによるゲインと強非線形材料の不均一な結合は、スケーラブルな量子回路への経路を提供するが、並列なウエハスケール製造性、層間損失の低減、高い性能を実現することは困難である。
ここでは,III-V層を直接ファストリーファブリックSiN回路に集積するウェハスケールIII-V-on-SiN量子フォトニックプラットフォームを示す。
SiN層は200-300nmの厚さの導波路と$<1$dB/mの損失と成熟した受動フォトニクスのエコシステムを提供し、III-V材料はパラメトリックゲイン、周波数変換、量子光発生の非線形性を提供する。
Adiabatic interlayer couplers yield $<25$ mdB loss to InGaP waveguides and Resonator with intrinsic quality factor of 10^6$, allowing $115\times$ bright entanglement sources and efficient non conversion on SiN。
集積部品(低損失ビームスプリッタ、導波路クロスオーダ、可変干渉計を含む)はIII-VレーザーとInP光検出器で補完され、増幅器は99^{+1}_{-12}\%の量子効率と3$ GHzの帯域幅を持つ。
このアーキテクチャは、ウェハスケールの低損失プラットフォーム上の超効率な光源、非線形要素、検出器を結合し、大規模で低ノイズの量子フォトニクスシステムへの道を確立する。
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