論文の概要: Tensor-Engineered Van der Waals NbOCl2 Resonant Metasurface for Polarization-entangled Bell State Generation

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.34095v1
• Date: Mon, 28 Sep 2026 01:36:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-04 06:58:31.254189
• Title: Tensor-Engineered Van der Waals NbOCl2 Resonant Metasurface for Polarization-entangled Bell State Generation
• Title（参考訳）: 偏光絡み合うベル状態発生のためのテンソル駆動Van der Waals NbOCl2共振形表面
• Abstract要約: NbOCl2のようなVan der Waals(vdW)非線形材料は、量子光発生のための原子的に薄いプラットフォームを提供する。 我々は、固有光異方性を利用した共振子vdW非線形準曲面を開発し、偏光依存非線形応答を工学する。 これにより、最大92%の忠実度を持つ偏光共役光子生成が可能となる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.479087238324404
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Polarization-entangled photon pairs are essential resources for quantum information technologies, yet realizing compact sources with intrinsically controllable entanglement remains challenging. Van der Waals (vdW) nonlinear materials such as NbOCl2 provide atomically thin platforms for quantum light generation, yet their native crystalline anisotropies as natural materials impose limitations on accessible quantum states. Here, we develop a resonant vdW nonlinear metasurface based on NbOCl2 that exploits its intrinsic optical anisotropy to engineer polarization-dependent nonlinear responses. The anisotropic optical dispersion enables selective manipulation of resonant modes, resulting in a three-order-of-magnitude enhancement of the nonlinear response along the c axis. By further tailoring these resonant modes, we redistribute the effective second-order nonlinear susceptibility tensor between orthogonal polarization channels, balancing the spontaneous parametric down-conversion pathways along the b and c axes. This enables polarization-entangled photon generation with a measured fidelity of up to 92%. Our work establishes metasurface-enabled nonlinear optical engineering as a strategy for enhancing and controlling quantum light generation in vdW materials, providing a pathway toward scalable quantum photonic platforms.
• Abstract（参考訳）: 偏光-絡み合った光子対は量子情報技術にとって必須の資源であるが、本質的に制御可能な絡み合いを持つコンパクトなソースを実現することは依然として困難である。 NbOCl2のようなVan der Waals (vdW) の非線形材料は、量子光発生のための原子的に薄いプラットフォームを提供するが、天然物質として固有の結晶異方性は、アクセス可能な量子状態に制限を与える。 本稿では、NbOCl2をベースとした共振子vdW非線形準曲面を開発し、その固有光異方性を利用して偏光依存非線形応答を工学する。 異方性光分散は共振モードの選択的な操作を可能にし、その結果、c軸に沿った非線形応答の3次の高次化をもたらす。 これらの共振モードをさらに調整することにより、直交偏極チャネル間の有効2階非線形感受性テンソルを再分配し、bとc軸に沿った自然パラメトリックダウンコンバージョン経路のバランスをとる。 これにより、最大92%の忠実度を持つ偏光共役光子生成が可能となる。 本研究は,vdW材料における量子光発生の促進と制御のための戦略として,準曲面対応非線形光学工学を確立し,スケーラブルな量子フォトニックプラットフォームへの道筋を提供する。

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