論文の概要: On-chip Quantum Measurement of Squeezing Generated from a Silicon Nitride Micro-ring Resonator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.03402v1
- Date: Tue, 04 Aug 2026 09:56:21 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-05 15:30:23.119156
- Title: On-chip Quantum Measurement of Squeezing Generated from a Silicon Nitride Micro-ring Resonator
- Title（参考訳）: 窒化ケイ素マイクロリング共振器からのスクイーズ発生のオンチップ量子計測
- Abstract要約: この研究は、パラメトリック増幅器の助けを借りて、オンチップ量子測定の考え方を実装している。
5dBを超えるチップ間カップリング損失にもかかわらず、第1環から4.6dBの量子ノイズ低減を観測した。
この研究は、推定5dB信号-ノイズエンハンスメントを持つ最初のモノリシックSU(1,1)干渉計も示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.551009456340048
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Integration of quantum optical technique on-chip is crucial for large scale applications of quantum technology, which were proven in a free space environment to be superior to the corresponding classical technology. Squeezed states of light can be used for enhancing the sensitivity of quantum sensors and for fault-tolerant quantum computing. Although chip-based squeezed light generation has advanced significantly, practical impact remains limited because coupling losses between the chip and off-chip detectors destroy delicate quantum correlations, restricting the amount of observed squeezing. Here, we overcome this limitation by implementing the idea of on-chip quantum measurement with the aid of a parametric amplifier and applying it to the squeezed state generated by a silicon nitride (SiN) microring resonator. In our scheme, two matched SiN micro-rings are sequentially constructed. The first ring generates a squeezed state, whereas the second ring acts as a high-gain parametric amplifier (PA) that measures the squeezed state before the light experiences significant off-chip loss. This architecture is inherently loss-tolerant: the amplifier elevates the quantum noise well above the vacuum level, making the measurement insensitive to downstream losses. We directly observe a quantum noise reduction of 4.6 dB from the first ring, despite a chip-to-fiber coupling loss exceeding 5 dB. This work also demonstrates the first monolithic SU(1,1) interferometer with an estimated 5 dB signal-to-noise enhancement compared to traditional linear interferometers, and thus establishes a practical pathway for chip-based quantum sensors.
- Abstract（参考訳）: 量子光学技術のオンチップへの統合は、量子技術の大規模応用に不可欠であり、これは自由空間環境において、対応する古典的技術よりも優れていることが証明された。
光のスクイーズ状態は、量子センサーの感度を高めたり、フォールトトレラント量子コンピューティングに利用することができる。
チップベースの圧縮光発生は著しく進歩しているが、チップとオフチップ検出器の結合損失が微妙な量子相関を損なうため、観測されたスクイーズ数を制限するため、実用的影響は限られている。
ここでは、パラメトリック増幅器を用いてオンチップ量子測定のアイデアを実装し、窒化ケイ素マイクロリング共振器によって生じる圧縮状態に適用することにより、この制限を克服する。
本方式では、2つの整合SiNマイクロリングを順次構築する。
第1の環は圧縮状態を生成するが、第2の環は高利得パラメトリック増幅器(PA)として機能し、光が大きなオフチップ損失を経験する前に圧縮状態を測定する。
このアーキテクチャは本質的に損失耐性であり、増幅器は真空レベルよりもはるかに高い量子ノイズを上昇させ、測定を下流の損失に無感にする。
チップ間カップリング損失が5dBを超えるにもかかわらず、第1環から4.6dBの量子ノイズ低減を直接観測する。
この研究は、従来の線形干渉計と比較して、推定5dBの信号と雑音を増強した最初のモノリシックSU(1,1)干渉計も示しており、チップベースの量子センサの実用的な経路を確立している。
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