最大纠缠光子对的超紧凑型确定性源

我们展示了一个产生最大纠缠 on-demand 光子对的超紧凑型源。我们的成果基于将嵌入单颗 GaAs 量子点、这些量子点嵌入单色透镜的 monolithic 结构，耦合到附带直接制造的 3D 微光学器件 (NA 为 0.6) 的单模光纤，工作于低温环境。这种方法面向未来集成到工业环境，既实现了超越当前最佳水平的纠缠光子对创建性能，又保留了灵活性和可调性，以满足此类器件长期运行的需求——同时大幅度缩小整体系统体积。我们演示了近似衍射极限性能和利用 NA 为 0.6 的 3D 打印微目标器件实现的高光谱成像，其在 3.8 K 低温下工作时，全宽半高 (FWHM) 分辨率极限为 604(16) nm。此外，我们证明该系统可实现 76 MHz 泵浦速率下 392(20) kHz 的单光子发射速率，纯度达 99.2(5)%，并通过两种光子共振激发实现。利用 GaAs 量子点在共振激发下可获得的激子-激子发射级联，演示了在 4 ps 时间窗内实现近最大纠缠光子对（纠缠负荷 2n 峰值 0.96(2)），以及在一个激子寿命平均值内为 0.81(1) 的结果。