論文の概要: A high-performance quantum pulse gate in thin-film lithium niobate
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.09346v1
- Date: Mon, 10 Aug 2026 09:24:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-11 19:16:37.182884
- Title: A high-performance quantum pulse gate in thin-film lithium niobate
- Title（参考訳）: 薄膜ニオブ酸リチウムの高速量子パルスゲート
- Abstract要約: 薄膜ニオブ酸リチウムを用いた量子パルスゲート(QPG)を開発した。
以上の結果から, 薄膜窒化リチウムを高性能QPG用プラットフォームとして確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 35.63669110947548
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: In this work, we demonstrate a quantum pulse gate (QPG) in thin-film lithium niobate. QPGs enable the selective manipulation and detection of temporal modes of quantum light and form the basis of numerous applications in photonic quantum technologies. To date, their widespread adaption is held back by two main limitations: restricted wavelength and polarization combinations of the involved fields and low normalized conversion efficiencies. We overcome these limitations through developing a QPG in thin-film lithium niobate. We design a waveguide geometry that provides the required dispersion properties for a highly efficient type-0 sum-frequency generation.We verify our design through mapping of the phase matching intensity, and demonstrate high-quality QPG operation by measuring a temporal-mode selectivity of (96.8$\pm$1.7)% on par with existing QPGs. Thanks to the strong confinement in thin-film lithium niobate, we succeed in demonstrating an internal conversion efficiency of (89.6$\pm$0.1)% for a pump power of only 20mW in front of our sample. This yields a lower-bound estimate for the normalized conversion efficiency of (1810$\pm$10)$\mathrm{W}^{-1}\mathrm{cm}^{-2}$, three orders of magnitude higher than in previous QPGs. Our results establish thin-film lithium niobate as ideal platform for high-performance QPGs and are a major step towards practical QPGs for photonic quantum technologies.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,薄膜ニオブ酸リチウムの量子パルスゲート(QPG)を実証する。
QPGは、量子光の時間モードの選択的操作と検出を可能にし、フォトニック量子技術における多くの応用の基礎を形成する。
現在までに、それらの広範囲な適応は、制限された波長と、関連する場の分極の組み合わせと、正規化された変換効率の低い2つの主な制限によって保留されている。
薄膜ニオブ酸リチウムを用いたQPGの開発により,これらの限界を克服する。
位相整合強度のマッピングによる設計を検証するとともに,既存のQPGと同等の時間モード選択率 (96.8$\pm$1.7)%) を計測して高品質なQPG動作を示す。
ニオブ酸リチウム薄膜の強い閉じ込めにより, 試料前20mWのポンプ出力に対して (89.6$\pm$0.1)%の内部変換効率を示すことに成功した。
これにより、正規化変換効率(1810$\pm$10)$\mathrm{W}^{-1}\mathrm{cm}^{-2}$、以前のQPGよりも3桁高い。
その結果, ニオブ酸リチウム薄膜を高性能QPGの理想的プラットフォームとして確立し, 光量子技術における実用的QPGへの大きな一歩となった。
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