論文の概要: Integrated photon-pair sources on periodically poled thin-film lithium tantalate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24988v1
- Date: Sun, 24 May 2026 10:29:10 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-26 19:50:18.634254
- Title: Integrated photon-pair sources on periodically poled thin-film lithium tantalate
- Title（参考訳）: 周期偏極薄膜タンタル酸リチウムの集積光子対源
- Abstract要約: 薄膜タンタル酸リチウムのSPDCによる光子対生成は、まだ実証されていない。
周期的にポーリングされたレーストラック共振器では、テレコムCバンドとLバンドにまたがる広い量子周波数コムをマッピングする。
これらの結果は、$$統合プラットフォーム間の最先端技術と競合する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 18.546273184587275
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Chip-integrated photon-pair sources based on spontaneous parametric down-conversion (SPDC) have emerged as a promising solution for scalable quantum light generation. Thin-film lithium tantalate (TFLT) is a compelling $χ^{(2)}$ platform, combining strong nonlinearity with a high optical-damage threshold, weak photorefractive response, and ferroelectricity that enables quasi-phase matching. However, SPDC-based photon-pair generation on TFLT has not yet been demonstrated. Here, we combine high-quality periodic poling with low-loss nanophotonic waveguides to realize photon-pair sources on TFLT in both traveling-wave and resonant configurations. In periodically poled straight waveguides, we achieve broadband photon-pair generation with high efficiency ($2.1~\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}$) and coincidence-to-accidental ratio (up to $3.8\times10^{5}$). We further confirm high-purity single-photon operation via heralded second-order correlation ($g^{(2)}_\mathrm{H}(0) = 0.0018 \pm 0.0002$) and high-fidelity time-energy entanglement through Franson interference (visibility of $98.9 \pm 0.5\%$). In periodically poled racetrack resonators, we map out a broad quantum frequency comb spanning the telecom C- and L-bands. By isolating individual frequency-correlated pairs, we measure a high spectral brightness of $11~\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}~\mathrm{GHz}^{-1}$. These results are competitive with the state of the art across $χ^{(2)}$ integrated platforms, positioning TFLT as a strong contender for integrated quantum light sources, with applications in wavelength-multiplexed quantum communications and photonic quantum information processing.
- Abstract（参考訳）: 自然パラメトリックダウンコンバージョン(SPDC)に基づくチップ集積型光子対光源は、スケーラブルな量子光発生のための有望な解決策として浮上している。
薄膜タンタル酸リチウム(TFLT)は、強い非線形性と高い光損傷閾値、弱いフォトリフラクティブ応答、準相整合を可能にする強誘電性を組み合わせた、説得力のある99ドル(約2,300円)のプラットフォームである。
しかし、TFLT上でのSPDCベースの光子対生成はまだ実証されていない。
そこで我々は,高品位周期ポーリングと低損失ナノフォトニック導波路を組み合わせて,TFLT上の光子対光源を進行波と共鳴波の両方で実現した。
周期的極性直線導波路では、高効率(2.1~\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}$)と偶然一致比(最大3.8\times10^{5}$)でブロードバンド光子対生成を実現する。
さらに,2次相関式(g^{(2)}_\mathrm{H}(0) = 0.0018 \pm 0.0002$)とフランソン干渉による高密度時間エネルギーの絡み合い(9.9 \pm 0.5\%$)による高純度単一光子演算を確認した。
周期的にポーリングされたレーストラック共振器では、テレコムCバンドとLバンドにまたがる広い量子周波数コムをマッピングする。
個々の周波数関連ペアを分離することにより、11〜\mathrm{GHz}~\mathrm{mW}^{-1}〜\mathrm{GHz}^{-1}$のスペクトル輝度を測定する。
これらの結果は、波長多重量子通信やフォトニック量子情報処理に応用された、統合された量子光源の強力な競合相手としてTFLTが位置づけられるような、統合されたプラットフォームにまたがる最先端技術と競合する。
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