Pares de fotones convertidos hacia abajo en un microrresonador de nitruro de silicio de alto Q

Área de la Ciencia:

• La óptica cuántica
• Ciencias de los materiales
• Fotónica integrada

Sus antecedentes:

• Los pares de fotones entrelazados de la conversión paramétrica espontánea hacia abajo (SPDC) son cruciales para las aplicaciones cuánticas.
• SPDC tradicionalmente requiere materiales no centrosimétricos con no linealidad de segundo orden (χ(2)).
• El nitruro de silicio (Si3N4) es ideal para la fotónica integrada debido a su baja pérdida, pero carece de χ ((2) intrínseco.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar una fuerte SPDC de banda estrecha en nitruro de silicio (Si3N4).
• Para superar la falta de no linealidad intrínseca en el Si3N4 amorfo para aplicaciones cuánticas.
• Desarrollar una fuente de fotones entrelazados de alto brillo basada en fotónica integrada de Si3N4.

Principales métodos:

• Se utilizó la conversión paramétrica espontánea hacia abajo (SPDC) en una plataforma de nitruro de silicio (Si3N4).
• Combinado con una fuerte mejora del campo de luz dentro de una microcavidad de alto factor Q.
• Empleado un campo de carga espacial inducido ópticamente para permitir la interacción no lineal.

Principales resultados:

• Logró un fuerte SPDC de banda estrecha con una velocidad en el chip de 0,8 millones de pares por segundo.
• Pares de fotones generados con un alto brillo espectral.
• Verificó la naturaleza cuántica de los pares de fotones generados a través de mediciones de coincidencia.

Conclusiones:

• Demostró un método viable para el SPDC en nitruro de silicio (Si3N4) superando su naturaleza amorfa.
• Estableció una fuente de fotones entrelazados de alto rendimiento que aprovecha la fotónica integrada de Si3N4.
• Desbloqueado nuevas posibilidades para los sistemas cuánticos en el chip utilizando un material de baja pérdida.