一种硅氮化物量子光子平台的硅基异质III-V集成
光学
2026-05-19 v1 量子物理
摘要
III-V材料与超低损耗硅氮化物（SiN）光子学的异质集成为可扩展的量子电路提供了一条途径，但同时实现大规模制造、低介面损耗和高性能一直具有挑战。本文展示了一个规模III-V-on-SiN量子光子平台，直接将III-V层集成到foundry制造的SiN电路中。SiN层提供200-300 nm厚的波导，损耗<1 dB/m，并拥有成熟的被动光子学生态系统，而III-V材料提供较大的和非线性，用于参数增益、频率转换和量子光生成。等向介面耦合器实现<25 mdB损耗到InGaP波导和共振器，具有>的内在品质因子，使纠缠源亮度提升15倍，并在SiN上实现高效非线性转换。集成组件包括低损耗光束分离器、波导交叉和可调干涉仪，补充了III-V激光器和InP光电探测器，带有放大器，实现最高达的量子效率和3 GHz带宽。该体系结构将高效源、非线性元件和探测器集成在规模、低损耗平台上，为大规模低噪声量子光子系统铺平了道路。
关键词
引用
@article{arxiv.2605.17738,
title = {A Wafer-Scale Heterogeneous III-V-on-Silicon Nitride Quantum Photonic Platform},
author = {Lillian Thiel and Boqiang Shen and Jasper R. Venneberg and Melissa A. Guidry and Nic Arnaud and Adam Slater and Lucas Wang and Xuefeng Li and Josh Castro and Yiming Pang and Max Meunier and Sahil D. Patel and Yang Shen and Theodore Morin and Igor Kudelin and Bowen Song and Kaustubh Asawa and John E. Bowers and Kerry Vahala and Nergis Mavalvala and Xinghui Yin and Steven Bowers and Minh A. Tran and Tin Komljenovic and Galan Moody},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.17738},
year = {2026}
}