실리콘 링 공진기 광자 소스에서 양자 간섭 측정
Summary
실리콘 광자 칩은 복잡한 통합 양자 시스템을 실현할 수있는 잠재력을 가지고있다. 제조 양자 측정을위한 광 실리콘 칩을 테스트하기위한 방법에 여기에 제시 하였다.
Abstract
실리콘 광 칩은 광자 소스 큐빗 조작, 통합 단일 광자 검출기를 포함한 복잡한 통합 양자 정보 처리 회로를 실현할 수있는 가능성이있다. 여기서는 제조 및 집적 광자 소스 및 이광자 간섭계 실리콘 광자 양자 칩 테스트의 주요 양태를 제시한다. 생성 된 광자의 모든 가능한 최고의 정확도로 검출되도록 양자 집적 회로의 가장 중요한 특징은 손실을 최소화한다. 여기서는 밀접 실리콘 도파로의 모드와 일치하는 매우 높은 개구 섬유를 이용하여 저손실 에지 결합을 수행하는 방법을 설명한다. 최적의 융착 접속 제조법을 이용함으로써, 우이나 섬유는 원활 표준 단일 모드 광섬유와 인터페이스된다. 이 저손실 결합 집적 실리콘 링 공진기의 고성능 광자 생산의 측정 및 생성 된 P의 후속 이광자 간섭을 허용밀접하게 통합 된 마하 젠더 간섭계에서 hotons. 이 논문은 높은 성능과 확장 성 실리콘 양자 광자 회로의 준비 및 특성화를위한 필수 절차에 대해 설명합니다.
Introduction
실리콘 양자 정보 처리 1, 2, 3, 4, 5에 대한 포토닉스 플랫폼으로 큰 가능성을 보이고있다. 양자 광 회로의 중요한 구성 요소 중 하나는 광자 소스입니다. 광자 쌍의 소스는 3 차 비선형 공정을 통해 만든 마이크로 링 공진기의 형태로 실리콘에서 개발 된, 자연 4 광파 혼합 (SFWM) 6, 7, 8. 이러한 소스는 광자 얽힘 9 관련된 실험에 적합 구별 광자 쌍을 생성 할 수있다.
공진기 소스가 시계 방향과 반 시계 방향으로 전파 모두 작동 할 수 반지를주의하는 것이 중요하며, 두 개의 다른 전파 방향은 유전자있다서로 독립적 인 집회. 이것은 하나의 고리가 두 소스로 작동 할 수 있습니다. 광학적으로 양 방향에서 펌핑 할 때, 이러한 소스는 다음과 얽힌 상태를 생성합니다 :
어디에 
과 
clockwise- 반 시계 전파 바이 광자에 대한 생성 연산자 독립적 각각이다. 이것은 N00N 상태 (N = 2) (10)로 알려진 얽힌 상태의 매우 바람직한 형태이다.
온칩 마하 젠더 간섭계 (MZI)를 통해 상태를 전달하는 상태 결과 :
이 상태에서 회 최대 일치 제로 우연 사이 발진MZI 고전 간섭의 주파수를 효과적으로 간섭계 (10)의 감도를 두배. 여기서는 집적 광자 소스 및 MZI 장치를 검사하는 데 사용되는 방법을 제시한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
실현 가능한 광 소자의 복잡하고 확장 성있는 시스템을 위해서는 극복하기 위해 통합 포토닉스 분야의 여러 문제가있다. 이들은 포함 하나 이에 한정되지 않는다 : 꽉 제조 허용 오차, 환경 불안정성에서 격리 및 손실의 모든 형태의 최소화. 광 소자의 손실을 최소화하는 데 도움이 위의 프로토콜의 중요한 단계가 있습니다.
손실을 최소화하는데 가장 중요한 요건 중의 하나?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 과학 재단 (National Science Foundation 부여 ECCS-1542081)에서 지원하는 코넬 대학교 나노 과학 기술 시설, 국립 나노 기술 인프라 네트워크의 일원에서 부분적으로 수행되었다. 우리는 공군 연구소 (AFRL)에서이 작품에 대한 지원을 인정합니다. 이 물질은 부분적으로 상 호 ECCS14052481에서 국립 과학 재단 (National Science Foundation)에 의해 지원 작업을 기반으로합니다.
Materials
| 3-Axis NanoMax Flexure Stage | Thorlabs | MAX312D | Precision 3-axis stages |
| Three Channel Piezo Controller | Thorlabs | MDT693B | Piezo controllers for NanoMax stages |
| Fiber Polarization Controller | Thorlabs | FPC562 | 3-Paddle fiber-based polarization controller |
| Fiber Cleaver | Thorlabs | XL411 | Fiber cleaver |
| Standard V-Groove Fiber Holder | Thorlabs | HFV001 | standard v-groove mount |
| Tapered V-Groove Fiber Holder | Thorlabs | HFV002 | tapered v-groove mount |
| Right-Angle Top Plate for NanoMax Stage | Thorlabs | AMA011 | right-angle bracket |
| 50:50 Fiber Optic Coupler | Thorlabs | TW1550R5F1 | 50/50 combiner |
| Optical Fiber Fusion Splicer | Fujikura | FSM-40S | Fusion splicer |
| MultiPrep Polishing System – 8" | Allied High Tech | 15-2100 | Chip polisher |
| Cross-Sectioning Paddle with Reference Edge | Allied High Tech | 15-1010-RE | Polishing mount |
| Lightwave Measurement System | Keysight | 8164B | Mainframe for tunable laser |
| Tunable Laser Source | Keysight | 81606A | Tunable laser |
| Optical Power Sensor | Keysight | 81634B | Power meter |
| NIR Single Photon Detector | ID Quantique | ID210 | Single photon detectors |
| NIR Single Photon Detector | ID Quantique | ID230 | Low noise, free-running single photon detectors |
| PicoHarp | PicoQuant | PicoHarp 300 | Time-correlated single photon counting |
| WiDy SWIR InGaAs Camera | NIT | 640U-S | IR Camera |
| WDM Bandpass Filter | JDS Uniphase | 30055053-368-2.2 | pump cleanup filters |
| WDM Bandpass Filter | JDS Uniphase | 1011787-012 | pump rejection filters |
| Ultra-High Numerical Aperture Fiber | Nufern | UHNA-7 | high index fiber |
| Ultra Optical Single Mode Fiber | Corning | SMF-28 | standard single mode fiber |
References
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