基于重叠共振的双光子干涉
量子物理
2025-01-22 v1 光学
摘要
双光子干涉是一种源于不可区分性原理的量子现象，作为量子态工程的强大工具，在 various quantum technologies 中发挥着基本作用。这些技术对可靠且高效的量子光源，以及可扩展、可集成和多功能的平台提出了要求。就此而言，量子光学超表面 (QOM) 正成为量子光源（即通过自发参数下转换 SPDC）及其工程化的潜在平台。由于相匹配条件的放宽，QOM 中的 SPDC 允许来自不同通道的双光子生成（例如由支持的重叠共振）同时发生。然而，在此前报道的 QOM 中，SPDC 太弱，无法观察此类效应。本文开发了基于 [110] 取向 GaAs 的 QOM，相对于迄今为止研究的任何其他 QOM，在考虑谱宽后提供了一个数量级以上的 SPDC 增益。这一提升的效率使 QOM 能够支持来自多个光谱重叠光模式的 SPDC 同时发生。通过干涉仪分析仪中的偏振组件，我们有意消除了来自高 Q 准束态连续外的双光子与来自低 Q Mie 共振的双光子之间的不可区分性，这导致首次在此类设备中观察到谱域双光子干涉。这种量子干涉可以大大丰富超表面中纠缠光子的生成。其先进的多功能性、改进的非线性响应、制造的便捷性以及 [110]-GaAs QOM 的紧凑占据面积，使其成为满足光子量子技术需求的潜在平台。
引用
@article{arxiv.2501.11850,
title = {Two-photon Interference of Biphotons Emitted by Overlapping Resonances in Metasurfaces},
author = {Jiho Noh and Tomás Santiago-Cruz and Chloe F. Doiron and Hyunseung Jung and Jaeyeon Yu and Sadhvikas J. Addamane and Maria V. Chekhova and Igal Brener},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.11850},
year = {2025}
}