論文の概要: Compact narrowband photon-pair generation by slow-light spectral engineering

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.20447v1
• Date: Tue, 19 May 2026 20:01:11 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-21 19:19:56.354409
• Title: Compact narrowband photon-pair generation by slow-light spectral engineering
• Title（参考訳）: スロー光分光工学による狭帯域光子対生成
• Authors: Ashwith Prabhu, Elizabeth A. Goldschmidt,
• Abstract要約: 超狭帯域フィルタとして機能するキャビティ内低速光媒体が、単一光子純度の高いブロードバンドキャビティにおける狭帯域光子ペア生成を可能にすることを示す。 本研究では, エルビウムをドープした薄膜窒化リチウムマイクロリングにおいて, 現実的な設計パラメータを用いて, このような測定値が容易に実現できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Efficiently generating photon pairs with high heralding efficiency and high single photon purity that are bandwidth matched to quantum emitters, quantum memories, and other matter-based qubits is critical for quantum networking applications. However, nonlinear optics-based sources require substantial spectral engineering to overcome the orders of magnitude bandwidth mismatch between those sources and qubit systems. A popular solution is cavity-enhanced spontaneous parametric down conversion (SPDC) where the cavity sets the photon bandwidth and simultaneously enhances the spectral brightness of the SPDC. Bulk, free-space configurations are generally required to achieve the MHz-scale bandwidths required to interface with most qubit systems. Replicating these in scalable integrated photonic architectures is an ongoing challenge due to the much higher propagation losses that limit the size and linewidth of chip-based resonators. We show here how an intra-cavity slow light medium, acting as an ultra-narrow filter, would enable narrowband photon pair generation in broadband cavities with high single photon purity and without compromising the heralding efficiency. We show that such metrics can be readily realized in erbium doped thin-film lithium niobate microrings using realistic design parameters.
• Abstract（参考訳）: 量子エミッタ、量子メモリ、その他の物質ベースの量子ビットと整合した帯域幅である、高いシェラルディング効率と高い単一光子純度を持つ光子対を効率よく生成することは、量子ネットワークアプリケーションにとって極めて重要である。 しかし、非線形光学系に基づく光源は、これらの光源と量子ビット系の間の帯域幅のミスマッチのオーダーを克服するために、相当なスペクトル工学を必要とする。 一般的な解法は、共振器が光子帯域を設定し、同時にSPDCのスペクトル輝度を高める、共振器強化自然パラメトリックダウン変換(SPDC)である。 バルクで自由空間な構成は、ほとんどの量子ビットシステムとの通信に必要なMHzスケールの帯域幅を達成するために一般的に必要である。 拡張性のある集積フォトニックアーキテクチャでこれらを複製することは、チップベースの共振器のサイズとリニア幅を制限する、はるかに高い伝搬損失のために進行中の課題である。 超狭帯域フィルタとして機能するキャビティ内低速光媒体は, 単一光子純度の高いブロードバンドキャビティにおける狭帯域光子ペア生成を可能とし, 遮蔽効率を損なうことなく実現可能であることを示す。 本研究では, エルビウムをドープした薄膜窒化リチウムマイクロリングにおいて, 現実的な設計パラメータを用いて, このような測定値が容易に実現できることを示す。

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