利用周期性极化铌酸锂微环谐振器迈向 1% 单光子非线性

单光子非线性的缺失一直是发展光频量子光子电路的主要障碍。在本文中，我们展示了一种周期性极化薄膜铌酸锂微环谐振器（PPLNMR），其通过准相位匹配访问最大的 $\chi^{(2)}$ 张量分量 $d_{33}$，实现了 5,000,000%/W 的二次谐波转换效率——比现有最高水平几乎提升 20 倍。相应的单光子耦合速率 $g/2\pi$ 估计为 1.2 MHz，这是一个重要里程碑，因为它已接近学界最佳可用铌酸锂微谐振器的耗散速率 $\kappa/2\pi$。使用定义为 $g/\kappa$ 的品质因数，我们的器件达到了接近 1% 的单光子非线性。我们表明，通过进一步缩放器件，有可能将单光子非线性提升至可显现光子阻塞效应的区间。