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
- Authors: Lillian Thiel, Boqiang Shen, Jasper R. Venneberg, Melissa A. Guidry, Nic Arnaud, Adam Slater, Lucas Wang, Xuefeng Li, Josh Castro, Yiming Pang, Max Meunier, Sahil D. Patel, Yang Shen, Theodore Morin, Igor Kudelin, Bowen Song, Kaustubh Asawa, John E. Bowers, Kerry Vahala, Nergis Mavalvala, Xinghui Yin, Steven Bowers, Minh A. Tran, Tin Komljenovic, Galan Moody,
- 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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